excelperfect

引言：這是《Python for Excel》的第二章《Chapter 2：Development Environment》中講解Jupyter Notebooks的部分。工欲善其技，必先利其器。了解和熟練操作好的開發(fā)工具，在學(xué)習(xí)和使用Python時就會更加專注于其自身，并且也有助于Python開發(fā)。

在此特別說明，這里發(fā)布的文章僅僅為學(xué)習(xí)筆記，略去了書中一些我認(rèn)為無關(guān)緊要的文字，或者稍作修改，并且有些地方加上了我自己學(xué)習(xí)感悟，有興趣的朋友可以對照原書研讀。此外，如有侵權(quán)，留言告知，我會刪除。

Jupyter Notebooks

在上一節(jié)中，展示了如何從Anaconda提示符啟動交互式Python會話。如果你想要一個簡陋的環(huán)境來測試一些簡單的東西，這非常有用。然而，對于大多數(shù)工作，你需要一個更易于使用的環(huán)境。例如，在Anaconda提示符下運(yùn)行PythonREPL很難返回到前面的命令并顯示圖表。幸運(yùn)的是，Anaconda提供的不僅僅是Python解釋器：它還包括Jupyter筆記本，這是在數(shù)據(jù)科學(xué)環(huán)境下運(yùn)行Python代碼的最流行的方式之一。Jupyter筆記本允許你通過將可執(zhí)行Python代碼與格式化文本、圖片和圖表組合到一個在瀏覽器中運(yùn)行的交互式筆記本中來講述故事。它們對初學(xué)者很友好，因此對剛開始學(xué)習(xí)Python特別有用。同時，它們在教學(xué)、原型制作和研究方面也非常受歡迎，因?yàn)樗鼈兇龠M(jìn)了可復(fù)制的研究。

Jupyter筆記本已經(jīng)成為Excel的一個重要競爭對手，因?yàn)樗鼈兒w了與工作簿大致相同的用例：可以快速準(zhǔn)備、分析和可視化數(shù)據(jù)。與Excel的不同之處在于，所有這些都是通過編寫Python代碼實(shí)現(xiàn)的，而不是在Excel中用鼠標(biāo)點(diǎn)擊。另一個優(yōu)點(diǎn)是Jupyter筆記本不會混合數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)邏輯：Jupyter筆記本保存你的代碼和圖表，而通常使用外部CSV文件或數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)。與Excel相比，在筆記本中顯示Python代碼可以更容易地查看正在發(fā)生的事情，而Excel公式隱藏在單元格值后面。Jupyter筆記本也很容易在本地和遠(yuǎn)程服務(wù)器上運(yùn)行。服務(wù)器通常比你的本地計(jì)算機(jī)具有更大的能力，并且可以在無人參與的情況下運(yùn)行代碼，這在Excel中是很難做到的。

在本節(jié)中，將向你展示如何運(yùn)行和導(dǎo)航Jupyter筆記本的基本知識：我們將了解筆記本單元格，并了解編輯和命令模式之間的區(qū)別，如何正確關(guān)閉筆記本，了解單元格運(yùn)行順序的重要性。

運(yùn)行JupyterNotebooks

在Anaconda提示符下，更改到相對應(yīng)的存儲庫的目錄，然后啟動Jupyter筆記本服務(wù)器：

（base）> cd D:\完美Excel\

（base）> jupyternotebook

這將自動打開瀏覽器并顯示Jupyter儀表板，其中包含運(yùn)行命令所在目錄中的文件。在Jupyter儀表板的右上角，單擊New，然后從下拉列表中選擇Python3（參見圖2-2）。

圖2-2：Jupyter儀表板

這將為你的第一個空J(rèn)upyter筆記本打開一個新的瀏覽器選項(xiàng)卡，如圖2-3所示。

圖2-3：空的Jupyter筆記本

一個好習(xí)慣是點(diǎn)擊Jupyter徽標(biāo)旁邊的Untitled1，將工作簿重命名為更有意義的內(nèi)容，例如first_筆記本。圖2-3的下半部分顯示了一個筆記本單元格。

筆記本單元格

在圖2-3中，可以看到一個帶有閃爍光標(biāo)的空單元格。如果光標(biāo)不閃爍，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊單元格，即在[]的右側(cè)。現(xiàn)在重復(fù)上一節(jié)中的練習(xí)：鍵入3+4并通過單擊頂部菜單欄中的運(yùn)行按鈕運(yùn)行單元格，或者更簡單地通過按Shift+Enter運(yùn)行單元格。這將運(yùn)行在單元格中的代碼，在單元格下方打印結(jié)果并跳轉(zhuǎn)到下一個單元格。在本例中，它在下面插入一個空單元格，因?yàn)榈侥壳盀橹刮覀冎挥幸粋€單元格。更詳細(xì)一點(diǎn)：當(dāng)一個單元格在計(jì)算時，它顯示在[*]中，當(dāng)它完成時，星號變成一個數(shù)字，例如在[1]中。在單元格下方，相應(yīng)的輸出將標(biāo)有相同的編號：Out[1]。每次運(yùn)行單元格時，計(jì)數(shù)器都會增加1，這有助于查看單元格的執(zhí)行順序。接下來，我將以這種格式顯示代碼示例，例如，前面的REPL示例如下所示：

In [1]: 3 + 4

Out[1]: 7

當(dāng)通過按Shift+Enter來運(yùn)行它時，將獲得我在Out[1]下顯示為輸出的內(nèi)容。在瀏覽器中輸入時你會注意到，輸入單元格使用不同的顏色對字符串、數(shù)字等進(jìn)行格式設(shè)置，以便于閱讀。這稱為語法突出顯示。

單元格輸出

如果單元格中的最后一行返回值，則Jupyter筆記本會在Out[]下自動打印該值。但是，當(dāng)你使用print函數(shù)或出現(xiàn)異常時，它將直接打印在In單元格的下方，而不帶Out[]標(biāo)簽。本書中的代碼示例的格式反映了這種行為。

單元格可以有不同的類型，我們感興趣的有兩種：

代碼

這是默認(rèn)類型。只要你想運(yùn)行Python代碼，就可以使用它。

Markdown

Markdown是一種使用標(biāo)準(zhǔn)文本字符進(jìn)行格式化的語法，可用于在筆記本中包含格式良好的解釋和說明。

要將單元格類型更改為Markdown，選擇該單元格，然后在“單元格模式”下拉列表中選擇Markdown（見圖2-3）。在后面的表中會為你顯示一個更改單元格模式的鍵盤快捷鍵。將空單元格更改為Markdown單元格后，鍵入以下文本，其中解釋了一些Markdown規(guī)則：

# 這是第一級標(biāo)題

## 這是第二級標(biāo)題

你可以使你的文本為*斜體*或**加粗**或'等距'

* 這是一個項(xiàng)目符號點(diǎn)

* 這是另一個項(xiàng)目符號點(diǎn)

按下Shift+Enter鍵后，文本將呈現(xiàn)為格式良好的HTML。此時，你的筆記本應(yīng)該如圖2-4所示。Markdown單元格還允許包含圖像、視頻或公式。

圖2-4：運(yùn)行一個代碼單元格和一個Markdown單元格后的筆記本

編輯 VS. 命令模式

當(dāng)你與Jupyter筆記本中的單元格交互時，你就處于編輯模式（editmode）或命令模式（commandmode）：

編輯模式

單擊單元格可啟動編輯模式：選定的單元格周圍的邊框變?yōu)榫G色，單元格中的光標(biāo)閃爍。選擇單元格時，也可以按Enter鍵，而不是單擊單元格。

命令模式

要切換到命令模式，按退出鍵（ESC）；選定的單元格周圍的邊框?qū)樗{(lán)色，并且不會有任何閃爍的光標(biāo)。在命令模式下可以使用的最重要的鍵盤快捷鍵如下表所示。

表：鍵盤快捷鍵（命令模式）

了解這些鍵盤快捷鍵將使你能夠高效地使用筆記本，而無需一直在鍵盤和鼠標(biāo)之間切換。

注意運(yùn)行順序

jupyter筆記本雖然簡單易用，但是如果不按順序運(yùn)行單元格，也很容易讓你陷入混亂狀態(tài)。假設(shè)有下列自上而下運(yùn)行的筆記本單元格：

In [2]: a = 1

In [3]: a

Out[3]: 1

In [4]: a = 2

單元格Out[3]按預(yù)期那樣打印值1。然而，如果你返回并再次運(yùn)行In[3]，你將在這種情況下結(jié)束：

In [2]: a = 1

In [5]: a

Out[5]: 2

In [4]: a = 2

Out[5]現(xiàn)在顯示的是值2，這可能不是從頂部讀取筆記本時所期望的值，尤其是[4]中的單元格距離較遠(yuǎn)而需要向下滾動時。為了防止出現(xiàn)這種情況，建議你不只是重新運(yùn)行單個單元格，還要重新運(yùn)行它以前的所有單元格。Jupyter筆記本提供了一種簡單的方法，可以在“Cell>Runall above”菜單下完成此操作。

關(guān)閉Jupyter筆記本

每個筆記本都在一個獨(dú)立的Jupyter kernel內(nèi)核中運(yùn)行。內(nèi)核是一個“引擎”，它運(yùn)行在筆記本單元格中鍵入的Python代碼。每個內(nèi)核都以CPU和RAM的形式使用來自操作系統(tǒng)的資源。因此，當(dāng)你關(guān)閉筆記本時，還應(yīng)關(guān)閉其內(nèi)核，以便其他任務(wù)可以再次使用這些資源，這將防止你的系統(tǒng)變慢。實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)的最簡單方法是通過“File>Closeand Halt”關(guān)閉筆記本。如果只關(guān)閉瀏覽器選項(xiàng)卡，內(nèi)核將不會自動關(guān)閉?；蛘?，在Jupyter儀表板上，你可以從Running選項(xiàng)卡關(guān)閉正在運(yùn)行的筆記本。

要關(guān)閉整個Jupyter服務(wù)器，單擊Jupyter儀表板右上角的退出（Quit）按鈕。如果你已經(jīng)關(guān)閉了瀏覽器，則可以在筆記本服務(wù)器正在運(yùn)行的Anaconda提示符中鍵入Ctrl+C兩次，或者完全關(guān)閉Anaconda提示符。

現(xiàn)在，我們已經(jīng)知道如何使用Jupyter筆記本，接下來我們將學(xué)習(xí)如何編寫和運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)Python腳本。為此，我們將使用VisualStudio Code，這是一個強(qiáng)大的文本編輯器，具有很好的Python支持。

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