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Jupyter Notebook 介绍、安装及使用

news 2025/9/14 6:37:22

小博在学习机器学习的过程中，了解到了Markdown、Jupyter等等工具，经老师介绍，小博又通过自学，略有一些剑术。本文主要讲述Jupyter Notebook是什么？用来干什么？怎么安装？怎么使用？以及一些功能快捷键怎么用？适合零基础初学者。

一、介绍

1、Jupyter Notebook

Jupyter Notebook 是一个集代码、文本、数学方程式、绘图于一身的轻量级的文本编译器。是基于网页的交互式计算环境，支持多种编程语言，包括 Python、R、Julia 等，可以用来创建一个动态文档，常用于数据分析、机器学习、科学计算和数据可视化。

2、python和ipython的区别

Jupyter Notebook 被称为文学编程，主要以ipython为内核，ipython又被称为更高级的python解释器，其功能和python相似，然而，ipython有自行修复代码的功能。

二、用途和特点

1、用途

Jupyter Notebook 的核心价值在于 “探索、解释和交流” 。它应用领域非常广泛，如：

用途领域	具体描述	谁最常用
1. 数据分析与可视化	最经典、最广泛的用途。从导入原始数据开始，逐步进行数据清洗、转换、探索性分析（EDA），并最终生成图表和得出结论。整个分析过程像讲故事一样流畅。	数据分析师、数据科学家、商业分析师
2. 机器学习与人工智能	进行机器学习的完整流程：数据预处理、模型训练、模型评估、超参数调优和结果可视化。可以快速试验不同模型并直观地比较其性能。	机器学习工程师、AI研究员、学生
3. 科学研究与数值计算	用于物理、化学、生物、经济学等领域的数值模拟、公式计算和数据可视化。可以直接在文档中编写复杂的数学公式（LaTeX）。	科研人员、工程师、学者
4. 教学与学习编程	极佳的教学工具。老师可以制作包含讲解、代码示例和练习的教程。学生可以边学边练，立即看到代码结果，非常适合互动式学习。	教师、学生、自学者
5. 原型开发与代码试验	像一个 “数字草稿纸” ，用于快速测试一个库的功能、验证一个算法想法或编写一段概念验证（PoC）代码，而无需创建完整的项目文件。	软件开发者、程序员
6. 创建动态报告和演示	生成包含实时代码、图表和丰富文本的报告。在做演示时，可以现场修改参数重新计算，回答观众的问题，使报告更具互动性和说服力。	分析师、项目经理、顾问

而对于作为学生的我来说，我更多的是用他来整理文本为HTML、JSON格式等；编写运行python等代码，非常的方便，能够清晰明了的看出代码的错误地方；还会用他来编写数学公式，用于写论文等很方便，毕竟它支持Markdown语法。

小博前面有分别详细介绍过HTML和Markdown，跳转可看。

https://blog.csdn.net/Neverfadeaway/article/details/151405468?spm=1001.2014.3001.5501

https://blog.csdn.net/Neverfadeaway/article/details/151406526?spm=1001.2014.3001.5501

2、特点

特点类别	特点名称	具体说明
核心设计理念	文学化编程 (Literate Programming)	将实时代码、富文本解释（Markdown）、运行结果（输出、图表）和数学公式完美融合在单个文档中，同时面向计算机和人类读者。
核心设计理念	交互性 (Interactivity)	支持以单元格为单位执行代码，立即查看结果，并基于结果进行下一步操作，提供一种“探索式”的工作流程。
功能特性	支持多语言 (Language Agnostic)	名称源于 Julia, Python, R，但其内核系统支持超过40种编程语言，为不同语言的用户提供统一体验。
功能特性	强大的可视化支持	代码生成的图表、图片、表格等结果可以直接内嵌显示在文档中，使数据分析结果一目了然。
功能特性	内嵌数学公式支持	通过 Markdown 和 LaTeX 语法，可以直接在文档中编写复杂的数学公式和符号，非常适合学术研究。
工作流程优势	易于重现 (Reproducibility)	整个分析过程（数据、代码、结果）被完整记录，他人可获得相同结果，对科研和协作至关重要。
工作流程优势	探索性与敏捷性	像一张“数字草稿纸”，非常适合快速原型设计、想法验证、数据探索和教学演示。
部署与访问	基于Web的架构	在浏览器中运行，提供了一个跨平台（Windows, macOS, Linux）的统一用户界面，访问方便。
部署与访问	客户端/服务器模式	代码在实际的服务器内核中运行，浏览器只是前端界面。这意味着可以远程连接强大的服务器进行计算。
分享与协作	多种格式导出	可轻松导出为： - 静态报告：HTML, PDF, Markdown - 演示文稿：Reveal.js 幻灯片 - 可执行脚本：Python (.py) 文件
分享与协作	便捷的分享方式	可通过版本控制（Git）、邮件分享 `.ipynb` 文件，或通过 Nbviewer 等工具在线分享静态页面。

当然，Jupyter Notebook主要还是方便，交互体验极佳，但相比于专业的IDE，其功能还是较弱的。

三、安装

Jupyter Notebook 可以通过 Anaconda 安装，也可以通过pip 命令行安装，本文主要介绍通过pip命令在windows系统上面安装Jupyter Notebook。

1. 确保已安装 Python 和 pip

Jupyter Notebook 需要 Python 环境。大多数现代 Python 安装包已经自带了 pip。

确保已安装 Python：在命令提示符中输入 python --version 检查 Python 是否已安装。

检查pip是否可用：在命令提示符中输入pip --version 检查 Python 是否已安装。

运行出版本号，证明可用。

2、安装 Jupyter Notebook

在命令提示符中输入以下两条命令：

pip install notebook

pip 会自动下载 Jupyter Notebook 及其所有依赖项（如 Tornado、Jinja2 等）。

如果感觉安装的速度较慢，可使用国内的镜像源，例如清华源、阿里云等。

pip install notebook -i https://pypi.tuna.tsinghua.edu.cn/simple

四、使用

1、启动 Jupyter Notebook

在命令提示符中输入以下命令：

jupyter notebook

执行后，你的默认浏览器会自动打开 Jupyter Notebook 的界面。

服务器会自动启动。你的默认浏览器会自动打开并指向 http://localhost:8888（或类似地址）。如果未自动打开，可直接浏览器输入地址http://localhost:8888。jupyter可同时支持多个窗口，如果你打开了多个jupyter窗口，8888端口会被占用，可在浏览器中打开8889，8890等端口。

注意：这里会遇到两种情况：

情况一：执行完jupyter notebook后，无需密码，直接进入Jupyter Notebook 的界面。
情况二：需要输入令牌（Token）或密码

令牌位置：查看你启动 jupyter notebook 的命令行窗口，在输出信息中，你会找到一串类似于以下的信息：

Copy/paste this URL into your browser when you connect for the first time,
to login with a token:http://localhost:8888/?token=c8de56fa...49c3f02e

这串长长的 c8de56fa...49c3f02e 就是你的登录令牌。在登录页面的密码框里，直接粘贴这串令牌。点击 Log in 按钮即可进入。

2、设置永久密码（可选项）

如果你觉得每次找令牌很麻烦，可以设置一个永久密码。

步骤一：生成配置文件（如果还没有）
在命令行中输入：

jupyter notebook --generate-config

步骤二：设置密码

在命令行中输入以下命令，然后根据提示输入并确认你的密码：

jupyter notebook password

执行成功后，它会提示密码已存储到配置文件中。

步骤三：重启 Jupyter Notebook

按 Ctrl+C 停止当前服务器，然后再次运行 jupyter notebook 启动。这次出现的登录页面，你就可以直接使用刚才设置的密码登录了。

3、功能介绍

（1）打开文件夹位置

登录后，会进入如下页面：

有没有感觉这个页面很熟悉，这些文件夹都是从哪来的呢？

经过小博的仔细观察发现了其中的端倪，这写文件夹正是我的C盘下的文件夹，由于我是通过 win+R的方式打开cmd的命令行窗口，所有默认的位置就是我的C盘，打开的也就是我C盘下的文件夹，此时，我C盘的文件夹就和Jupyter同步了。当然，如果你想在别的文件夹下打开Jupyter也是可以的。

比如我在我的D盘下面新建了一个空文件夹，我想在此文件下打开Jupyter，

可以在上方地址输入框中，输入cmd：

回车：

运行 jupyter notebook 启动服务器：

这样你就可以在任何文件夹下打开Jupyter进行编辑了。

（2）创建文件

点击右边New，选择Python 3文件，即可创建一个以.ipynb结尾的Python3文件：

双击，进入文件，点击Untitled，即可重命名：

（3）单元格介绍和应用

上面这个框叫做单元格，可用来写代码和文本，

单元格有两种【状态】：

编辑状态（能看到光标在闪动，此时可在单元格内部写代码或者文本），点击 ESC 键/鼠标点击最左侧方块位置，就会进入选中状态。
选中状态（没有光标闪动，此时可以对整个单元格进行操作，比如删除单元格、新增一个单元格、复制、粘贴撤销、切换模式........）,点击Enter 回车键/鼠标点击，即可跳转到编辑状态。

单元格有两种【模式】：

Markdown 文本模式：这个模式可以识别Markdown语法，运行单元格意味着进入markdown的预览模式（展示markdown语法，只能在该模式下运行）。如markdown模式下的运行状态：想了解更多关于markdown的知识和语法，可跳转链接到小博的上一篇博客：https://blog.csdn.net/Neverfadeaway/article/details/151405468?spm=1001.2014.3001.5501
Code 编码模式：这个模式下，可以运行代码（展示一段代码，只能在该模式下运行）。
运行单元格：Ctrl + Enter（运行当前选中单元格，并选中当前单元格）。
两种模式的切换 ( Code <—> Markdown )：在单元格的选中状态下按下 M 键（小写即可），再按 Y 键 即可切换回去。