第三章:IPython:一种交互式计算和开发环境

内省

    在变量的前面或后面加上一个问号(?)就可以将有关该对象的一些通用信息显示出来:

In [7]: b = [1, 2, 3]

In [8]: b?
Type:        list
String form: [1, 2, 3]
Length:      3
Docstring:
list() -> new empty list
list(iterable) -> new list initialized from iterable's items

如果该对象是一个函数或实例方法,则其docstring也会被显示出来:

In [10]: def add_numbers(a, b):
   ....:     """
   ....:     Add two numbers together
   ....:     Returns
   ....:     ------
   ....:     the_sum: type of arguments
   ....:     """
   ....:     return a + b
   ....: 

In [11]: add_numbers?
Type:        function
String form: <function add_numbers at 0x10418c6e0>
File:        /Users/lgt/<ipython-input-10-c944397568a6>
Definition:  add_numbers(a, b)
Docstring:
Add two numbers together
Returns
------
the_sum: type of arguments

使用??还将显示出该函数的源代码(如果可能的话):

In [12]: add_numbers??
Type:        function
String form: <function add_numbers at 0x10418c6e0>
File:        /Users/lgt/<ipython-input-10-c944397568a6>
Definition:  add_numbers(a, b)
Source:
def add_numbers(a, b):
    """
    Add two numbers together
    Returns
    ------
    the_sum: type of arguments
    """
    return a + b

而?甚至可以用于正则匹配:

In [13]: np.*load?
np.load
np.pkgload

%run命令

    在IPython会话环境中,所有文件都可以通过%run命令当做Python程序来运行:

lgtdeMacBook-Pro:~ lgt$ cat ipython_script_test.py 
def f(x, y, z):
    return (x + y) / z

a = 5
b = 6
c = 7.5

result = f(a, b, c)

我们通过%run来运行:

In [1]: %run ipython_script_test.py

脚本是在空的命名空间中运行的,所以其行为应该跟在标准命令行环境中执行时一样.此后,该文件所定义的全部变量(还有各种import, 函数和全局变量)就可以在当前IPython shell中访问.

In [2]: c
Out[2]: 7.5

In [3]: result
Out[3]: 1.4666666666666666

异常和跟踪

如果%run某段脚本或执行某条语句时发生了异常,IPython默认会输出整个调用栈跟踪(trackback),其中还会附上调用栈各点附近的几行代码作为上下文参考:

In [5]: %run /Users/lgt/pydata-book/ch03/ipython_bug.py
---------------------------------------------------------------------------
AssertionError                            Traceback (most recent call last)
/Users/lgt/pydata-book/ch03/ipython_bug.py in <module>()
     13     throws_an_exception()
     14 
---> 15 calling_things()

/Users/lgt/pydata-book/ch03/ipython_bug.py in calling_things()
     11 def calling_things():
     12     works_fine()
---> 13     throws_an_exception()
     14 
     15 calling_things()

/Users/lgt/pydata-book/ch03/ipython_bug.py in throws_an_exception()
      7     a = 5
      8     b = 6
----> 9     assert(a + b == 10)
     10 
     11 def calling_things():

AssertionError:

魔术命令

    魔术命令是以百分号%为前缀的命令.例如%timeit可以检测任意Python语句的执行时间:

In [8]: import numpy as np

In [9]: a = np.random.randn(100, 100)

In [10]: %timeit np.dot(a, a)
10000 loops, best of 3: 86 µs per loop

我们可以通过?来查看命令行选项.

下面是几个常用的魔术命令:

命令	说明
%quickref	显示IPython的快速参考
%magic	显示所有魔术命令的详细文档
%debug	从最新的异常跟踪的底部进入交互式调试器
%hist	打印命令的输入(可选输出)历史
%pdb	在异常发生后自动进入调试器
%paste	执行剪贴板中的Python代码
%cpaste	打开一个特殊提示符以便手工粘贴待执行的Python代码
%reset	删除interactive命令空间中的全部变量/名称
%page OBJECT	通过分页器打印输出OBJECT
%run script.py	在IPython中执行一个Python脚本文件
%prun statement	通过cProfile执行statement,并打印分析器的输出结果
%time statement	报告statement的执行时间
%timeit statement	多次执行以计算平均执行时间
%who, %who_is, %whos	显示interactive命名空间中定义的变量,信息级别/冗余度可变
%xdel variable	删除variable,并尝试清除其在IPython中的对象上的一切引用

记录输入和输出

    IPython能够记录整个控制台会话,包括输入输出.执行%logstart即可开始记录日志.

In [15]: %logstart
Activating auto-logging. Current session state plus future input saved.
Filename       : ipython_log.py
Mode           : rotate
Output logging : False
Raw input log  : False
Timestamping   : False
State          : active

与操作系统交互

命令	说明
!cmd	在系统shel中执行cmdl
output = !cmd args	执行cmd,并将stdout存放在output中
%alias alias_name cmd	为系统shell命令定义别名
%bookmark	使用IPython的目录书签系统
%cd directory	将系统工作目录更改为directory
%pwd	返回系统的当前工作目录
%pushed directory	将当前目录入栈,并转向目标目录
%popd	弹出栈顶目录,并转向该目录
%dirs	返回一个函数当前目录栈的列表
%dhist	打印目录访问历史
%env	以dic形式返回系统环境变量

shell命令和别名

!cmd可以执行cmd命令:

In [17]: !python
Python 2.7.10 (v2.7.10:15c95b7d81dc, May 23 2015, 09:33:12) 
[GCC 4.2.1 (Apple Inc. build 5666) (dot 3)] on darwin
Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
>>> exit()

而%alias用来定义别名:

In [18]: %alias ll ls -l

In [19]: ll /usr
total 8
drwxr-xr-x     5 root  wheel    170  9 10  2014 X11
lrwxr-xr-x     1 root  wheel      3  2 22 17:01 X11R6 -> X11
drwxr-xr-x  1050 root  wheel  35700  7  4 12:41 bin
drwxr-xr-x   257 root  wheel   8738  7  4 12:41 include
drwxr-xr-x   271 root  wheel   9214  7  4 12:42 lib
drwxr-xr-x   170 root  wheel   5780  7  4 12:44 libexec
drwxrwxr-x    22 root  admin    748  7  3 17:30 local
drwxr-xr-x   245 root  wheel   8330  7  4 12:42 sbin
drwxr-xr-x    44 root  wheel   1496  4 18 00:35 share
drwxr-xr-x     4 root  wheel    136  2 22 16:56 standalone

目录书签系统

    我们可以为经常使用的目录设置书签(自动持久化):

In [20]: %bookmark ws /Users/lgt/Workspace

In [21]: cd ws
(bookmark:ws) -> /Users/lgt/Workspace
/Users/lgt/Workspace

In [22]: pwd
Out[22]: u'/Users/lgt/Workspace'