python 梳理：安装并开始使用

ipynb 文件地址：安装并开始使用

一、安装 Anaconda

1 Anaconda 是什么？

Anaconda 是python的一个发行版，内置了很多其他工具，也免去了这些工具单独安装和配置的麻烦。

简单说就是一个 python语言的使用平台（当然也包括其他语言），不仅包含了python这个编程语言还有所需要的 __集成环境__和python编程所需要的一些 工具（如编辑器），还包含了一些常用的 包（比如科学计算和数据处理的scipy/numpy/pandas，机器学习sklearn等）

2 为什么使用 Anaconda ？

就因为 Anaconda 包含python的集成环境和工具以及常用的包，所以下载一键安装后就可以直接使用，跳过了环境配置、编辑器下载、包的下载等步骤，减少安装配置的时间成本！

3 安装 Anaconda

3.1 下载 Anaconda

官网地址：https://www.anaconda.com

官网的下载一般都会非常慢，可以使用镜像地址：Anaconda installer archive 或者清华镜像下载

进入官网地址，点击右上角的下载按钮，下载软件

3.2 安装Anaconda

双击下载exe文件，进入安装环节

一直点击next，如果想修改文件目录就修改一下，注意要d点击 加入环境变量（Advanced options）

点击 install，等待安装完毕！

3.3 使用Anaconda

查看是否安装完成，主要包含这几种工具：

• Anaconda Navigator 是主程序，打开后就是Anaconda的界面，可以从里面启动其他工具或安装包
• Anoconda Powershell Prompt 和 Anaconda Prompt 其实就是Anaconda版的命令行窗口，可以进行pip install 、conda install 等包的安装或者进入python交互界面
• Jupyter Notebook 一种以网页形式打开，并且可以在网页中编写和运行代码的应用程序（我们现在的文件就是一个notebook）
• Spyder 就是python的一个集成开发环境（IDE），特点是模仿了MATLAB的工作空间，可以直接对数组进行操作
  
  安装完成后就可以使用了，一些配置项（环境变量的设置）在Anaconda安装的时候已经自动设置好了，现在只需要打开编辑器或者进入交互界面就可以使用了

二、开始使用

1 Python 的打开方式

交互界面

点击打开 Anoconda Powershell Prompt 或 Anaconda或者启动windows自带的命令行窗口，输入 __python__即可进入python的交互界面

编辑器

真实情况下很少在“黑窗”里写代码进行交互，更多是在编辑器中进行交互调试，比如打开jupyter notebook或者spyder进行编辑和交互调试

2 编辑器的选择

• 文本编辑器：编写普通文字的软件，与文档编辑器（word之类）不同的它主要用于编写和打开文本文件（CSV文件、各种语言的代码文件）
• IDE：Integrated Development Environment 集成开发环境，是提供了程序开发所需要的环境的软件，文本编辑器就是它其中一项功能，其他功能包括编译、调试、用户图形界面等

常见的文本编辑器有记事本、notebook++、UE、sublime等，常见的用于python的IDE有pycharm、spyder等

2.1 Pycharm

Pycharm 带有一整套可以提升python开发效率的工具，包括语法高亮、自动补全代码、调试、代码跳转等，适合做一些项目性质的开发，比如web开发，以一个项目为单位，可以同时编写html、css、js、py并进行调试

2.2 Jupyter notebook

Jupyter notebook 是一个交互式笔记本，可以编写代码、数学方程式、数据可视化、markdown等并且混用，支持多种编程语言（python、R、matlab等），现在很多的资料都是以jupyter notebook格式传播的

点击打开jupyter notebook 或者再cmd中输入 jupyter notebook 都可以打开软件

2.3 Spyder

Spyder 是一款简单的IDE，不仅有matlab般的工作空间可以对数据变量进行操作，也可以如命令行一般进行交互操作

对于数据分析使用jupyter notebook或者spyder就足够了，如果需要增加一些文档或数学公式等说明建议使用jupyter notebook，如果是需要模块化运行的建议使用spyder

三、Jupyter notebook 的使用

在jupyter notebook和spyder 中有很多方便使用的快捷方法，简称魔术方法（ 在spyder的交互中也同样可以使用）

1 高效使用帮助

无论是什么软件或者编程语言，好的“帮助”可以帮助使用者快速了解相关用法和内容，减少学习成本，提升使用效率

1.1 Python 的使用帮助

• 官网文档
• dir与tab的使用
• help, ?,shift+tab的使用

1.2 Jupyter notebook 的使用帮助

jupyter notebook 快捷键的帮助：ESC+H 就可显示出快捷键查看快捷键的使用方式和功能

jupyter notebook 魔术方法的帮助：%magic 列出所有的魔术方法和详细说明， %lsmagic 列出所有的魔术方法名称

%lsmagic

    Available line magics:
    %alias  %alias_magic  %autoawait  %autocall  %automagic  %autosave  %bookmark  %cd  %clear  %cls  %colors  %conda  %config  %connect_info  %copy  %ddir  %debug  %dhist  %dirs  %doctest_mode  %echo  %ed  %edit  %env  %gui  %hist  %history  %killbgscripts  %ldir  %less  %load  %load_ext  %loadpy  %logoff  %logon  %logstart  %logstate  %logstop  %ls  %lsmagic  %macro  %magic  %matplotlib  %mkdir  %more  %notebook  %page  %pastebin  %pdb  %pdef  %pdoc  %pfile  %pinfo  %pinfo2  %pip  %popd  %pprint  %precision  %prun  %psearch  %psource  %pushd  %pwd  %pycat  %pylab  %qtconsole  %quickref  %recall  %rehashx  %reload_ext  %ren  %rep  %rerun  %reset  %reset_selective  %rmdir  %run  %save  %sc  %set_env  %store  %sx  %system  %tb  %time  %timeit  %unalias  %unload_ext  %who  %who_ls  %whos  %xdel  %xmode

    Available cell magics:
    %%!  %%HTML  %%SVG  %%bash  %%capture  %%cmd  %%debug  %%file  %%html  %%javascript  %%js  %%latex  %%markdown  %%perl  %%prun  %%pypy  %%python  %%python2  %%python3  %%ruby  %%script  %%sh  %%svg  %%sx  %%system  %%time  %%timeit  %%writefile
    
    Automagic is ON, % prefix IS NOT needed for line magics.

2 Markdown

jupyter notebook 中Cell有两种：python和markdown

2.1 Markdown 编辑文档

# 标题1
## 标题2
### 标题3
__加粗__
> 引用
- 列表
`print("这是一段Python代码)`
[这是一个链接](www.baidu.com)

|  表头   | 表头  |
|  ----  | ----  |
| 单元格  | 单元格 |
| 单元格  | 单元格 |

2.2 Markdown 中的 LaTex

LaTex 的实现原理跟HTML等其他语言的嵌入类似，Notebook中的Markdown格式解释器中内置了LaTex渲染器，可以将内容进行渲染并达到效果

概率密度函数

$f(x)=\frac{1}{\delta \sqrt{2\pi }}{e}^{-\frac{(x-\mu {)}^2}{2{\delta }^2}}$

希腊字母

希腊字母小写/大写	LaTeX形式	希腊字母小写/大写	LaTeX形式
α A	\alpha A	μ N	\mu N
β B	\beta B	ξ Ξ	\xi \Xi
γ Γ	\gamma \Gamma	o O	o O
δ Δ	\delta \ Delta	π Π	\pi \Pi
ϵ ε E	\epsilon \varepsilon E	ρ ϱ P	\rho \varrho P
ζ Z	\zeta Z	σ Σ	\sigma \Sigma
η H	\eta H	τ T	\tau T
θ ϑ Θ	\theta \vartheta \Theta	υ Υ	\upsilon \Upsilon
ι I	\iota I	ϕ φ Φ	\phi \varphi \Phi
κ K	\kappa K	χ X	\chi X
λ Λ	\lambda \Lambda	ψ Ψ	\psi \Psi

矩阵

$A_{m,n}=\left(\begin{array}{cccc}{a}_{1,1}& a_{1,2}& \cdots & a_{1,n}\\ a_{2,1}& a_{2,2}& \cdots & a_{2,n}\\ ⋮& ⋮& \ddots & ⋮\\ a_{m,1}& a_{m,2}& \cdots & a_{m,n}\end{array}\right)$

具体使用是在Markdown中使用$开头和结尾来包括需要渲染的内容

3 魔术方法的使用

3.1 执行效率对比

%timeit [i for i in range(1000)]

35.4 µs ± 969 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

%%timeit
[i for i in range(1000)]

36.4 µs ± 1.51 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000 loops each)

3.2 其他语言的嵌入使用

%%html
<div>
    <p> 这是一个网页</p>
    <strong>下面是一个表格</strong>
    <table>
    <tr>
        <th>表头1</th>
        <th>表头2</th>
    </tr>
    <tr>
        <td>11</td>
        <td>125</td>
    </tr>
</div>

%%html
<table>
<tr>
<th>Header 1</th>
<th>Header 2</th>
</tr>
<tr>
<td>row 1, cell 1</td>
<td>row 1, cell 2</td>
</tr>
<tr>
<td>row 2, cell 1</td>
<td>row 2, cell 2</td>
</tr>
</table>
<marquee style='width: 100%; color: red;' onMouseOut="this.start()" onMouseOver="this.stop()"><b>到此一游!!!</b></marquee>
<marquee id="affiche" align="left" behavior="scroll" bgcolor="#FF0000" direction="up" height="300" width="200" hspace="50" vspace="20" loop="-1" scrollamount="10" scrolldelay="100" onMouseOut="this.start()" onMouseOver="this.stop()">
我是一个泡泡
</marquee>

%%javascript
alert("这是 javascript 的一个弹窗")

%%SVG
<svg xmlns="http://www.w3.org/2000/svg" viewBox="0 0 450 400" width="500" height="200">
  <rect x="80" y="60" width="250" height="250" rx="20" style="fill:red; stroke:black; fill-opacity:0.7" />
  <rect x="280" y="110" width="250" height="250" rx="40" style="fill:blue; stroke:black; fill-opacity:0.5;" />
</svg>

3.3 系统命令执行

%%system
dir

[' 驱动器 D 中的卷是 软件安装',
 ' 卷的序列号是 6642-B972',
 '',
省略
 '              17 个文件      2,446,854 字节',
 '               3 个目录 49,850,212,352 可用字节']

%%system
ipconfig

['',
 'Windows IP 配置',
 '',
 '',
 '以太网适配器 以太网 2:',
 '',
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ',
 '',
 '以太网适配器 以太网:',
 '',
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ',
 '',
 '以太网适配器 以太网 3:',
 '',
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ',
 '',
 '以太网适配器 以太网 4:',
 '',
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ',
 '',
 '无线局域网适配器 本地连接* 2:',
 '',
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ',
 '',
 '无线局域网适配器 WLAN:',
省略
 '   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接',
 '   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : ']

!ipconfig

Windows IP 配置


以太网适配器 以太网 2:

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

以太网适配器 以太网:

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

以太网适配器 以太网 3:

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

以太网适配器 以太网 4:

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

无线局域网适配器 本地连接* 2:

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

无线局域网适配器 WLAN:

 省略

   媒体状态  . . . . . . . . . . . . : 媒体已断开连接
   连接特定的 DNS 后缀 . . . . . . . : 

3.4 数据可视化

%matplotlib inline
import pandas as pd
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
x = [i for i in range(100)]
y = 100+ np.random.randn(100)
plt.plot(x, y)
plt.fill_between(x, y, np.trunc(y.min()), facecolor='g', alpha=0.6)

3.5 新建文件

%%writefile test.txt
这是一个测试文件
第二行

%%writefile test.py
while True:
    user = input("用户名：")
    pd = input("密码：")
    print("请确认您输入的用户名：", user)
    yn = input("请确认（y|n）：")
    if yn == 'y':
        break
print("您此次登录的用户名是：", user)

!python test.py

%%system
python test.py

['用户名：Traceback (most recent call last):',
 '  File "test.py", line 2, in ',
 '    user = input("用户名：")',
 'EOFError: EOF when reading a line']

%run test.py

用户名：wfxu
密码：`11
请确认您输入的用户名： wfxu
请确认（y|n）：y
您此次登录的用户名是： wfxu

只有 %run 可以运行这个py文件，有可能notebook渲染器不支持input函数

%%system?

4 功能扩展

Jupyter notebook功能扩展Nbextensions

python -m pip install jupyter_contrib_nbextensions
jupyter contrib nbextension install --user --skip-running-check