jupyter单元格魔法函数

IPython中的单元格魔法

IPython拥有一些被称为"魔法"(magic)的命令，这些命令独立于Python语法，且用户可扩展出新的命令。"魔法"的设计初衷在于可以在IPython中交互式地执行一些命令(比如执行某些系统命令)，所以它遵循了命令行的一些惯例，比如：使用空格来分隔参数，'-'来表示选项等。

"魔法"有两种：

• 行魔法(line magic): 以"%"为前缀，且整个命令(包括参数)不能跨行。
• 单元格魔法(cell magic): 以"%%"为前缀，而且整个单元格都被认为是一个命令。注意，单元格魔法必须从单元格的第一行开始，而且一般而言，一个单元格内仅能有一个单元格魔法。某些单元格魔法因为其特殊的操作机制，使得它们可以被叠加，但这种情况罕见，遇见时单独了解即可。

%lsmagic 会打印出当前所有可用的魔法，包括行魔法和单元格魔法：

In [1]:

%lsmagic

Out[1]:

Available line magics:
%alias  %alias_magic  %autocall  %automagic  %autosave  %bookmark  %cat  %cd  %clear  %colors  %config  %connect_info  %cp  %debug  %dhist  %dirs  %doctest_mode  %ed  %edit  %env  %gui  %hist  %history  %killbgscripts  %ldir  %less  %lf  %lk  %ll  %load  %load_ext  %loadpy  %logoff  %logon  %logstart  %logstate  %logstop  %ls  %lsmagic  %lx  %macro  %magic  %man  %matplotlib  %mkdir  %more  %mv  %notebook  %page  %pastebin  %pdb  %pdef  %pdoc  %pfile  %pinfo  %pinfo2  %popd  %pprint  %precision  %profile  %prun  %psearch  %psource  %pushd  %pwd  %pycat  %pylab  %qtconsole  %quickref  %recall  %rehashx  %reload_ext  %rep  %rerun  %reset  %reset_selective  %rm  %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  %%debug  %%file  %%html  %%javascript  %%js  %%latex  %%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.

In [6]:

%ls?

引入matplotlib和numpy，并使用%matplotlib inline命令，可让我们方便地使用数值及绘图功能。

In [7]:

%matplotlib inline
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

一些简单的单元格魔法

为代码执行计时; 'timeit'这个魔法既有行版本，也有单元格版本:

In [8]:

%timeit np.linalg.eigvals(np.random.rand(100, 100))

100 loops, best of 3: 4.74 ms per loop

In [9]:

%%timeit a = np.random.rand(100, 100)
np.linalg.eigvals(a)

100 loops, best of 3: 4.15 ms per loop

%%capture这个魔法可以用来捕获标准输出/错误：

In [10]:

%%capture capt
import sys
print 'Hello stdout'
print >> sys.stderr, ' and stderr'

In [11]:

capt.stdout, capt.stderr

Out[11]:

('Hello stdout\n', ' and stderr\n')

In [12]:

capt.show()

Hello stdout

 and stderr

%%writefile魔法非常有用，它将单元格中的内容写入指定文件中：

In [13]:

%%writefile foo.py
print 'Hello World'

Overwriting foo.py

In [14]:

%run foo

Hello World

在其他解释中执行代码的魔法

IPython有一个'%%script'的单元格魔法，它可以让你在一个子进程中运行单元格内的各种其他解释器，如：bash，ruby，perl，zsh，R等。当然，前提是你的系统中必须有这些解释器。

告诉%%script解释器的路径，然后在单元格中写下想要运行的代码即可。

In [15]:

%%script python
import sys
print 'hello from Python {}'.format(sys.version)

hello from Python 2.7.15 (default, Aug 22 2018, 16:36:18) 
[GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 9.1.0 (clang-902.0.39.2)]

IPython也为一些常用的解释器设置了一些快捷别名，如bash，ruby，perl等。
它们均等价于%%script

In [16]:

%%ruby
puts "Hello from Ruby #{RUBY_VERSION}"

Hello from Ruby 2.3.7

In [17]:

%%bash
echo "hello from $BASH"

hello from /bin/bash

捕获输出

上面的子进程的输出可以被捕获并赋值给Python的变量：

In [18]:

%%script python --out output --err error
import sys
print 'from stdout'
print >> sys.stderr, 'from stderr'

In [19]:

print error
print output

from stderr

from stdout

后台脚本

增加--bg标志即可让子进程在后台执行而不阻塞我们的交互界面。
当我们采用这种后台执行的方式时，子进程的输出自动被忽略，除非我们像上面那样指定--out/err来主动捕获。

In [20]:

%%script python --bg --out subprocess_out
import time
for i in range(0,10):
    time.sleep(0.5)
    print 'line #',i

Starting job # 0 in a separate thread.

In [21]:

subprocess_out

Out[21]:

', mode 'rb' at 0x114e76810>

In [22]:

for line in subprocess_out:
    print line

line # 0

line # 1

line # 2

line # 3

line # 4

line # 5

line # 6

line # 7

line # 8

line # 9