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# Jupyter notebook快速上手
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> 张子豪 同济大学研究生
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的Bilibili视频教程：[同济子豪兄](https://space.bilibili.com/1900783/#/)<br>
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知乎专栏：[人工智能小技巧](https://zhuanlan.zhihu.com/c_1032626015746502656)<br>
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简书专栏：[人工智能小技巧](https://www.jianshu.com/u/38cccf09b515)<br>
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子豪兄的粉丝答疑交流QQ群：953712961
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[TOC]
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# 为什么学Jupyter notebook？
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能够编写、运行python文件的程序很多，比如python安装自带的IDLE、程序员喜爱的pycharm、数据科学全家桶Anaconda，还有Spyder、Thonny等。
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而我，独爱jupyter notebook。
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Jupyter notebook是用python进行数据科学、机器学习的必备工具。
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突出优点：
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- 学习Jupyter notebook非常容易，按照我的视频教程一步步做，再自己尝试一下，之后写代码即可健步如飞。
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- 能够独立运行一个、几个或全部python代码块，更容易看到中间变量的值，从而进行调试
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- 可以插入Markdown说明文字和Latex数学公式，让枯燥的代码充满颜值，可读性爆表
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- 能够调用Ipython丰富的“魔法函数”，比如程序计时、重复运行、显示图片等
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- 写好的代码和文档能够以网页和ppt的形式在线分享。[在线看Jupyter notebook文件](<https://nbviewer.jupyter.org/>)<br>
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- 可以在云端远程服务器运行，不需本地安装配置各种环境。[体验一下](<https://jupyter.org/try>)<br>
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比如下图，包含了Markdown说明文档、代码块、代码运行结果、图片嵌入等元素，特别适合Python数据科学和机器学习撰写文档。
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吴恩达的《深度学习》慕课的课后编程作业、大数据竞赛网站Kaggle上的代码文档、美国大学的数据科学课程的课后资料及编程作业，都是以jupyter notebook文件的形式给出的，也就是`.ipynb`文件。
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> 其实Jupyter notebook不止可以运行python，还可以运行julia、R、Javascript等语言，这也是`jupyter`这个名字的由来。[Jupyter notebook支持的编程语言](<https://github.com/jupyter/jupyter/wiki/Jupyter-kernels>)<br>
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> Jupyter notebook集编程和写作于一身，这就叫做“文学编程”。
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# Jupyter notebook——在浏览器网页中运行python
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## Ipython内核——更高级的python解释器
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Jupyter notebook是基于Ipython内核的，在浏览器中以网页形式运行Python代码的工具，十分方便。
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> Ipython是啥？
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> Ipython可以理解成更高级的python解释器，相比原生的python交互式命令行，Ipython有更强大的命令计数、自动补全等交互功能。
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> Spyder和Jupyter notebook都是以Ipython为内核的。
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## 安装Jupyter notebook
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如果你安装了python数据科学全家桶Anaconda，那么其中自带了Jupyter notebook。
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如果你没安装Anaconda，可以直接在命令行里运行这行命令
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```shell
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pip install jupyter -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple
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```
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## 运行Jupyter notebook
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打开命令行，输入`jupter notebook`，回车。稍等片刻即可跳出浏览器网页。
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点击右边的New-Python3即可创建python文档。
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点击New-Folder可以创建新文件夹。
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点击New-Text File可以创建空的`.txt`文件。
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点击New-Terminal可以打开操作系统命令行，你可以使用操作系统对应的命令行进行目录切换、解压文件等操作。
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勾选文件夹，点击rename即可重命名
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最常用的是点击右边的New-Python3，创建python文档。
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# 用Jupyter notebook写python代码
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## 写下并运行第一行python代码
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点击左上角`Untitled`给新建的python文档文件重新命名。
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在代码框中输入第一行python代码，shift+回车运行
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## 蓝绿两模式：命令模式、编辑模式
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Jupyter notebook中，代码和文档都存在于一个个单元格中，每个单元格都有蓝色和绿色两种状态。
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- 命令模式（蓝色）：用于执行键盘输入的快捷命令（新增单元格、剪切、复制等等）。通过 `Esc` 键从绿色的编辑模式切换到蓝色的命令模式，此时单元左侧显示蓝色竖线。
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- 编辑模式（绿色）：编辑文本和代码。选中单元并按 `Enter` 键进入编辑模式，此时单元左侧显示绿色竖线。
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> 命令模式和编辑模式，其实是源自于著名的vim编辑器，vim编辑器以特别难学和学成之后可以超神而闻名于世。
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## 两种单元格：代码单元格和Markdown单元格
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Jupyter notebook中，有两种单元格：代码单元格和Markdown单元格。
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- 代码单元格：这里是你编写代码的地方，通过按 `Shift + Enter` 运行代码，其结果显示在本单元下方。代码单元左边有 `In [1]:` 这样的序列标记，方便人们查看代码的执行次序。在蓝色命令模式下，按`y`键可以将Markdown单元格转换为代码单元格。
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- Markdown 单元格：在这里对文本进行编辑，采用 markdown 的语法规范，可以设置文本格式、插入链接、图片甚至数学公式。同样使用 `Shift + Enter` 运行 markdown 单元来显示渲染后的文本。在蓝色命令模式下按`m`键可以将代码单元格转换为Markdown单元格。
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> Markdown是程序员通用的撰写文档的语法，可以轻松实现标题、引用、链接、图片等，非常简洁易学，Github代码托管网站、有道云笔记、简书、知乎、CSDN论坛、电子邮件等都支持Markdown语法。
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> 学习Markdown，推荐我制作的博客和视频教程：
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> [二十分钟精通排版神器Markdown，从此word和秀米是路人](<https://www.jianshu.com/p/4475b9d8810f>)<br>
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> [Bilibili视频：二十分钟精通排版神器Markdown](<https://www.bilibili.com/video/av35579542>)<br>
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编辑Markdown单元格，输入以下内容：
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```markdown
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# 我是Markdown一号标题
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## 我是Markdown二号标题
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### 我是Markdown三号标题
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>我是引用，我这行开头有一个灰色竖杠
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[我是外部链接，点我上百度](www.baidu.com)
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然后按`shift`+`Enter`运行该单元格。
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# 抛弃鼠标，只用键盘
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下面介绍Jupyter notebook快捷键，掌握这些快捷键之后，你将彻底解放你拿鼠标的那只手，更专注、高效地敲代码了。
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## 最常用快捷键（必会）
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h 查看所有快捷键
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Enter 从命令模式进入编辑模式
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Esc 从编辑模式退回到命令模式
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m 将代码单元格转换为Markdown单元格
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y 将Markdown单元格转换为代码单元格
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shift+Enter 运行本单元格，选择下面的代码块
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ctrl+Enter 运行本单元格
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alt+Enter 运行本单元格，在下方新建一个单元格
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a 在上方新建一个单元格（above）
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b 在下方新建一个单元格（below）
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d 删除选中的单元格（delete）
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x 剪切本单元格
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c 复制本单元格
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shift v 粘贴到上面
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v 粘贴到下面
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l 显示代码行号
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## 所有快捷键
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h 查看所有快捷键
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## 在Markdown单元格中输入数学公式
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分别在两个Markdown单元格内输入以下内容：
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```latex
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这是爱因斯坦的质能转换方程$E=mc^2$，揭示了质量和能量之间的关系
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```latex
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这是一元二次方程求解公式
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$$x = \frac{-b\pm \sqrt{b^2-4ac}}{2a}$$
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初中数学内容
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按`shift`+`Enter`渲染运行：
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# 数据分析与可视化实战案例：学习时间与成绩的关系（线性回归）
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先用excel把玩数据
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观察数据、导入数据、划分特征和标签、划分训练集和测试集、构建模型，模型可视化
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# 用Jupyter notebook制作ppt并在线分享
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# 参考博客
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[左手代码，右手写作：你必须会的Jupyter Notebook](<https://www.jianshu.com/p/86117613b7a6>)<br>
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[二十分钟精通排版神器Markdown，从此word和秀米是路人](<https://www.jianshu.com/p/4475b9d8810f>)<br>
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[Bilibili视频：二十分钟精通排版神器Markdown](<https://www.bilibili.com/video/av35579542>)<br>
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