آموزش نصب و استفاده از Jupyter Notebook، ویرایشگر رایگان پایتون

اگر دانش اولیه ای در مورد پایتون دارید و به دنبال یک IDE برای کار با کامپیوتر خود هستید، Jupyter Notebook را در نظر بگیرید. این IDE ابزار خوبی برای پروژه های پایتون به خصوص برای پروژه های علم داده است.

Jupyter Notebook چیست؟

Jupyter Notebook یک برنامه کاربردی سرور-کلاینت منبع باز است که عمدتاً برای ایجاد و اجرای پروژه های علم داده استفاده می شود. JU PYT ER مخفف Ju lia ، Pyt hon و R است، زیرا آنها اولین زبان های برنامه نویسی بودند که توسط این ویرایشگر پشتیبانی می شدند. اما اکنون Jupyter از بیش از 40 زبان برنامه نویسی پشتیبانی می کند.

در این ویرایشگر می توانید اسنادی به نام نوت بوک ایجاد کنید. Jupyter Project یک نسخه را برای اجرا بر روی رایانه شخصی (باید نصب شود اما می توانید برنامه را بدون دسترسی به اینترنت اجرا کنید) و نسخه دیگری را برای استفاده بدون نصب از طریق مرورگر با دسترسی به اینترنت ارائه می دهد. یعنی هم یک نسخه آفلاین دارد و هم یک نسخه آنلاین.

Jupyter یک ویرایشگر محبوب برای Data Science است، زیرا ابزارهایی برای تجسم، شبیه‌سازی عددی و پاکسازی داده‌ها نیز فراهم می‌کند. فایل ها در Jupyter علاوه بر کدنویسی، می تواند حاوی متن پیشرفته یا عناصر رسانه ای مانند تصاویر باشد، بنابراین ابزار خوبی برای پروژه هایی است که نیاز به تجزیه و تحلیل سریع داده ها و ایجاد برنامه های تعاملی علم داده دارند. استفاده از این ویرایشگر برای مبتدیان بسیار آسان است، به خصوص اگر به تازگی در حال یادگیری پایتون هستید.

ابتدا باید بدانید که این ویرایشگر از دو جزء تشکیل شده است: هسته و داشبورد . هسته در Jupyter چیست؟ هسته برنامه ای است که اسناد را اجرا می کند، محاسبات را انجام می دهد و نتایج را تولید می کند. هسته پیش فرض در Jupyter برای زبان پایتون است. با این حال، هسته‌هایی برای بسیاری از زبان‌های دیگر نیز وجود دارد. دومین جزء Jupyter داشبورد است. داشبرد به عنوان مدیر هسته ها عمل می کند. برنامه ایست برای نمایش نوت بوک ها و اسناد، کار بر روی آنها و پیمایش بین فایل ها. داشبورد بلافاصله پس از راه اندازی Jupyter Notebook نشان داده می شود.

نوت بوک در Jupyter چیست؟ نوت بوک ها همان اسنادی هستند که حاوی کد و عناصر متن غنی (تصاویر، پیوندها و جداول) بوده و توسط Jupyter تولید می شوند.

چگونه با Jupyter Notebook شروع کنیم؟

اگر می‌خواهید Jupyter را امتحان کنید، می‌توانید با رفتن به وب‌سایت HTTPS://TRY.JUPYTER.ORG و شروع یک پروژه، از بخش Try استفاده کنید. شما نیازی به نصب هیچ ابزاری ندارید، زیرا نرم افزار در مرورگر شما اجرا می شود. به این ترتیب شروع کار بسیار آسان است و راه حل خوبی برای افرادی است که می خواهند تست کنند که آیا Jupyter ویرایشگر مناسبی برای آنها است یا خیر.

در این وب سایت چندین بخش را مشاهده خواهید کرد که یکی از آنها Try Jupyter with Python است. برای استفاده از Python در Jupyter روی آن کلیک کنید. محتویات Jupyter در مرورگر شما نمایش داده می شود.

چگونه Jupyter Notebook را نصب کنیم؟

اگر تصمیم دارید این ویرایشگر را روی کامپیوتر نصب کنید، می توانید این کار را به دو صورت انجام دهید: می توانید Anaconda را نصب کنید و از آن برای فراخوانی Jupyter استفاده کنید، یا می توانید Python 3 را با ابزار pip نصب کنید. راه دوم برای کاربران با تجربه تر است. صرف نظر از اینکه نرم افزار را روی سیستم عامل ویندوز یا لینوکس نصب خواهید کرد، روند پس از اجرای Anaconda یکسان خواهد بود. نحوه نصب Anaconda در ویندوز و لینوکس در مقاله مربوط به SPYDER IDE توضیح داده شده است.

پس از نصب Anaconda و راه اندازی Anaconda Navigator ، می توانید Jupyter Notebook را با کلیک بر روی دکمه Launch اجرا کنید. برنامه در مرورگر وب پیش فرض روی رایانه شما در آدرس HTTPS://LOCALHOST:8888/TREE باز می شود.

چگونه اسکریپت های پایتون را در Jupyter ایجاد و اجرا کنیم؟

پس از Launch، در مرورگر وب، ویرایشگر را مشاهده خواهید کرد. در تب File می توانید تمام پوشه ها و فایل های موجود در رایانه خود را ببینید.

من یک پوشه jupyter در رایانه خود ایجاد کردم تا تمام پروژه هایم را در آن قرار دهم. به پوشه ای که برای اینکار ساخته اید بروید و در سمت راست منوی New را باز کرده و Python3 را انتخاب کنید.

ویرایشگر برای شما ایجاد خواهد شد. به نام این فایل ( Untitled ) نگاه کنید. با کلیک بر روی این نام و تایپ عنوان جدید می توانید آن را تغییر دهید.

برای تغییر نام این فایل روی دکمه Rename کلیک کنید.

حالا برای تست کد زیر در ویرایشگر بنویسید:

print('Hello world!')

برای اجرای اسکریپت روی دکمه Run کلیک کنید.

در تب قبلی مرورگر می توانید لیست فایل های خود را پیدا کنید. توجه داشته باشید که پسوند .ipynb به نام اسکریپت شما اضافه شده است.

اگر می خواهید اسکریپت خود را متوقف کنید، به تب Running بروید و روی دکمه Shutdown کلیک کنید.

نتیجه این است که نام فایل شما دیگر سبز نخواهد بود. رنگ سبز به شما می گوید که نوت بوک در حال اجرا است.

اگر می خواهید عملیاتی را روی اسکریپت خود انجام دهید، در تب Files فایل خود را انتخاب کنید.

پس از انتخاب در بالای ویرایشگر یک نوار منو با گزینه هایی مانند ویرایش، مشاهده، حذف، دانلود و موارد دیگر نمایش داده می شود. روی View کلیک کنید. نام نوت بوک را به رنگ سبز در خواهد آمد (این نشان می دهد که در حال اجرا است) و دکمه Shutdown به رنگ نارنجی نمایش داده می شود.

آیکون قرمز به شما امکان می دهد فایل را از پوشه خود حذف کنید.

اگر روی نام فایل کلیک کنید می توانید آن را ویرایش کنید.

ویژگی های Jupyter Notebook که به شما در نوشتن کد کمک می کند

فرمت فایل در Jupyter برای نوت بوک ها .ipynb است . این یک فرمت فایل JSON است که برای توصیف محتویات یک نوت بوک استفاده می شود. هر پوشه از اصطلاحاً سلول‌هایی تشکیل شده است که هر سلول حاوی متن، شکل، یا برخی عناصر دیگر از فایل است که می تواند با متن در قالب JSON توصیف شود.

پس از باز کردن ویرایشگر می توانید یک منو و نوار ابزار را در آن مشاهده کنید. این منو ها به شما امکان می دهند یک فایل جدید را باز کنید، آن را ذخیره کنید، آن را ویرایش کنید، و …. در زیرِ منو و نوار ابزار مجموعه ای از سلول‌هایی وجود دارد که می توانید کد یا متن خود را در آنها بنویسید. حتی می توانید کد پایتون را مستقیماً در آن تایپ کنید. Jupyter به شما اجازه می دهد تا با کلیک بر روی دکمه Run this cell کد موجود در یک سلول را اجرا کنید.

نتیجه در زیرِ همان سلول چاپ می شود و سلول خالی بعدی به طور خودکار ایجاد می شود.

در حین تایپ کد، ویرایشگر به طور خودکار پرانتزهای بسته، براکت ها و علامت کوتیشن را اضافه می کند که به نوشتن سریعتر کد کمک می کند. همچنین سینتکس رنگی است تا کد شما خواناتر باشد.

اگر می خواهید یک سلول جدید اضافه کنید، می توانید روی نماد مثبت کلیک کنید.

نتیجه پس از افزودن سلول جدید:

می توانید نوع سلول را از Code به Markdown تغییر دهید تا متن توضیحی را در نوت بوک خود قرار دهید.

برای اینکار در سلول خالی جدید کلیک کنید.

سپس گزینه Markdown را از لیست کشویی نوار ابزار انتخاب کنید.

همانطور که متوجه شدید، در این مورد ویرایشگر پرانتز پایانی را اضافه نکرده است.

اگر می‌خواهید همه سلول‌ها را اجرا کنید، روی دکمه Run در نوار ابزار کلیک کنید یا از منوی Cell → Run All را انتخاب کنید.

اگر گزینه Code انتخاب شده باشد نتیجه در زیر کد چاپ می شود، و اگر گزینه Markdown انتخاب شده باشد، کد به صورت متن فرمت شده نمایش داده می شود.

اگر دوبار روی سلول کلیک کنید، می توانید دوباره کد خود را ویرایش کنید.

همانطور که مشاهده می کنید، امکان اجرای سلول های زیر سلول فعلی نیز وجود دارد.

برای اجرای یک سلول همچنین می توانید Ctrl+Enter را فشار دهید.

یک راه آسان برای افزودن یک سلول جدید در بالا یا پایین سلول فعلی این است. روی اولین سلول کلیک کنید و از منوی Insert → Insert Cell Above (یا Insert Cell Below ) را انتخاب کنید.

سلول جدید نمایش داده خواهد شد. همچنین می توانید این کار را با انتخاب Insert و سپس تایپ A برای بالا و B برای زیر انجام دهید.

با فشار دادن کلیدهای جهت دار روی صفحه کلید می توانید در سلول های خود اسکرول کنید.

اگر نیاز به حذف یک سلول دارید، روی سلول کلیک کنید و سپس روی نماد قیچی از نوار ابزار کلیک کنید یا از منوی Edit → Cut or Edit → Delete Cells را انتخاب کنید .

برای درج یک تصویر در نوت‌بوک خود، ابتدا مطمئن شوید که سلول را در حالت Markdown ویرایش می کنید، سپس از منوی Edit → Insert Image را انتخاب کنید .

در مرحله بعد، فایل را از رایانه خود انتخاب کنید. در سلول پیامی مشابه آنچه در زیر مشاهده می کنید، خواهید دید.

سلول خود را اجرا کنید تا نتیجه را ببینید…

می توانید نوت‌بوک خود را با استفاده از یک checkpoint ذخیره کنید. از منوی File → Save and Checkpoint را انتخاب کنید . نوت بوک و checkpoint هر دو به روز خواهند شد.

checkpoint چیست؟ checkpoint محتوای نوت‌بوک شما در یک زمان خاص است و به گونه ای بک‌آپ شما به حساب می آید. اگر فایل را ذخیره نکرده‌اید و یا مشکلی در ویرایشگر به وجود آمد، می‌توانید با انتخاب از منوی File → Revert to Checkpoint آخرین تغییرات خود را بازیابی کنید.

ویرایشگر Jupyter همچنین گزینه ای برای پنهان کردن یا نمایش هدر یا نوار ابزار ارائه می دهد. از منوی View → Toggle Header یا View → Toggle Toolbar را انتخاب کنید. در منوی View همچنین می‌توانید گزینه Toggle Line Numbers را ببینید. این گزینه به شما امکان می دهد شماره خطوط را در سلول ها پنهان کنید یا نمایش دهید.

می‌توانید با انتخاب از فهرست کشویی New → Terminal در ترمینال کار کنید.

ترمینال در مرورگر شما نمایش داده می شود.

حالا می توانید در ترمینال دستور Python اجرا کرده و کد خود را بنویسید.

Jupyter می تواند نمودارها را نیز به عنوان نتایج نمایش می دهد.

حتی ویژگی های بیشتری از آنچه گفته شد در Jupyter Notebook وجود دارد که برای شما مفید خواهد بود. با این حال، در این مقاله، فقط برخی از آنها شرح داده‌شد، مانند افزودن تصاویر به سند، رسم نمودار از داده های داده شده، استفاده از سلول های کد و عملکرد آنها، استفاده از حالت های Code یا Markdown ، تنظیم حالت های شماره گذاری خطوط و استفاده از ترمینال.. همچنین نحوه نصب Jupyter Notebook و نحوه ایجاد و اجرای یک اسکریپت پایتون را فهمیدید. اگرچه این IDE می تواند برای نوشتن انواع مختلف برنامه های کاربردی در پایتون استفاده شود، اما عمدتاً برای پروژه های علم داده استفاده می شود. بنابراین، در آن تمام ابزارها و عملکردهای لازم برای این نوع پروژه ها را خواهید یافت. فکر می‌کنم این راهنمای کوتاه Jupyter Notebook به شما کمک می‌کند بهترین ویرایشگر را برای نوشتن اسکریپت‌های پایتون انتخاب کنید. همین امروز آن را امتحان کنید!