Jupyter Notebook: интерактивная среда разработки на Python

Расширенные примеры работы в Jupyter Notebook

Магические команды

Команды, начинающиеся с символа процента, называются магическими и предоставляют дополнительную функциональность.

Как измерить время выполнения отдельной ячейки?

Используйте %%time для всей ячейки или %time для одной строки.

%%time
sum_ = 0
for i in range(10**6):
    sum_ += i ** 0.5
print(sum_)

CPU times: user 165 ms, sys: 15 ms, total: 180 ms
Wall time: 178 ms

Как автоматически перезагружать импортированные модули?

%load_ext autoreload
%autoreload 2

Теперь при изменении исходного кода модуля его не нужно перезагружать вручную.

Интерактивная визуализация с matplotlib

Команда %matplotlib inline встраивает графики прямо в блокнот.

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

x = np.linspace(0, 10, 100)
plt.plot(x, np.sin(x))
plt.title('Синусоида')
plt.xlabel('x')
plt.ylabel('sin(x)')
plt.grid(True)
plt.show()

[график синусоиды]

Для интерактивных графиков используйте %matplotlib notebook - тогда можно масштабировать и перемещать изображение мышью.

Работа с pandas: загрузка, фильтрация, группировка

import pandas as pd

# Создаём DataFrame
data = {'Имя': ['Анна', 'Иван', 'Мария'],
        'Возраст': [28, 35, 22],
        'Город': ['Москва', 'СПб', 'Казань']}
df = pd.DataFrame(data)
print(df)

     Имя  Возраст   Город
0   Анна       28  Москва
1   Иван       35    СПб
2  Мария       22  Казань

Фильтрация строк по условию:

older = df[df['Возраст'] > 25]
print(older)

    Имя  Возраст   Город
0  Анна       28  Москва
1  Иван       35    СПб

Группировка и агрегация:

df.groupby('Город')['Возраст'].mean()

Город
Казань    22.0
Москва    28.0
СПб       35.0
Name: Возраст, dtype: float64

Интерактивные виджеты (ipywidgets)

Позволяют создавать слайдеры, кнопки, выпадающие списки для управления параметрами в реальном времени. Установите библиотеку:

!pip install ipywidgets
jupyter nbextension enable --py widgetsnbextension

Пример слайдера и кнопки:

from ipywidgets import interact, widgets

def f(x, y):
    print(f'x = {x}, y = {y}, сумма = {x + y}')

interact(f, x=widgets.IntSlider(min=0, max=10, step=1, value=5),
              y=widgets.FloatSlider(min=0.0, max=1.0, value=0.5));

[появляются слайдеры, при их изменении пересчитывается сумма]

Параллельные вычисления с ipyparallel

Для ускорения длительных циклов можно запустить несколько ядер. Установите ipyparallel:

!pip install ipyparallel
!ipcluster start -n 4   # запуск 4 рабочих процессов

В блокноте подключите кластер:

from ipyparallel import Client
client = Client()
dview = client[:]

# Параллельный map
def square(x):
    return x**2

results = dview.map_sync(square, range(10))
print(results)

[0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]

Как экспортировать блокнот с результатами в презентацию (slides)?

jupyter nbconvert notebook.ipynb --to slides --post serve

Создаётся HTML-презентация, где каждая ячейка - отдельный слайд. Для переключения режима слайда используйте меню ячейки: Cell → Slide Type.