=================================== Jupyter技术概览 =================================== 官网的介绍是：Jupyter Notebook是一个Web应用程序，允许您创建和共享包含实时代码，方程， 可视化和说明文本的文档。 用途包括：数据清理和转换，数值模拟，统计建模，机器学习等等。 Jupyter的历史背景和发展 ================================================= Jupyter项目起源于IPython项目，一个由Fernando Pérez在2001年启动的交互式Python解释器。 随着项目的发展，Jupyter逐渐演变为一个支持多种编程语言的交互式计算环境。 名称 ``Jupyter`` 由 **Julia** 、 **Python** 和 **R** 三种编程语言的名字组合而成，反映了项目支持多语言交互计算的宗旨。 Jupyter项目的核心组件是Jupyter Notebook， 允许用户在浏览器中创建和共享包含实时代码、方程、可视化和叙述性文本的文档。 随着时间的推移，Jupyter生态系统已经扩展，包括了JupyterLab、JupyterHub以及许多其他工具和扩展，进一步增强了Jupyter的功能。 .. note:: IPython 是一种交互式 shell，与普通的 Python shell 相似，但具有一些很好的功能（例如语法高亮显示和代码补全）。 .. Jupyter 脱胎于 IPython 项目。 IPython 是专注于 Python 的项目，但随着项目发展壮大，已经不仅仅局限于 Python 这一种编程语言了。 Jupyter 的名字就很好地释义了这一发展过程，它是Julia、Python 以及R语言的组合，而且现在支持的语言也远超这三种了。 那么Notebook 如何工作呢？ 最初 Notebook 的工作方式是将来自 Web 应用（在浏览器中看到的 Notebook）的消息发送给 IPython 内核 （在后台运行的 IPython 应用程序）。 内核执行代码，然后将结果发送回 Notebook 。 如 :numref:`Jupyter结构` ： .. figure:: img1.jpg :alt: Jupyter结构 :align: center :name: Jupyter结构 Jupyter结构 .. a 简而言之，Jupyter Notebook是Ipython的升级版，而Ipython可以说是一个加强版的交互式 Shell，也就是说，它比在terminal里运行python更方便，界面更友好，功能也更强大。 更复杂的 Jupyter 设计示意图如 :numref:`Jupyter设计` 所示： .. figure:: img2.png :alt: Jupyter设计 :align: center :name: Jupyter设计 Jupyter设计 Jupyter的核心组件 =============================== Jupyter Notebook ------------------------------------- Jupyter Notebook是Jupyter项目中最著名的组件，它是一个开源的Web应用程序，允许用户创建和分享包含实时代码、方程、可视化以及叙述性文本的文档。Notebook文件有一个.ipynb的扩展名，可以轻松地在不同用户之间共享，支持多种编程语言。 - 特点 ：提供了一个富文本编辑器，支持Markdown、HTML、LaTeX和SVG等格式。它使得数据清洗、转换、数值模拟、统计建模、数据可视化以及机器学习等任务变得更加直观和交互式。 - 应用 ：广泛应用于数据科学、科学计算、机器学习教育和研究等领域。 JupyterLab ---------------------- JupyterLab是Jupyter项目的下一代Web前端用户界面，提供了基于Web的可扩展环境，用户可以在其中处理笔记本、代码、数据和文本文件。JupyterLab旨在提供一个统一的环境，其中包含Jupyter Notebook的所有核心功能，并添加了更多的改进和增强功能。 - 特点 ：具有模块化和可扩展的架构，支持多个Notebook和其他文档（如Markdown文档、图像等）并排显示，提供了内置的文件浏览器、富文本编辑器、终端以及自定义组件等。 - 应用 ：适用于需要更复杂数据分析和研究工作流程的用户，提供了更强大的工具和界面来探索和分析数据。 IPython核心 ------------------------ IPython是Jupyter项目的核心，最初是作为Python的一个增强的交互式解释器启动的，现在已经成为支持交互式计算的强大工具。IPython提供了一个丰富的工具集，用于交互式计算，包括：一个强大的交互式Shell、一个架构化的历史记录、用于交互式数据可视化的集成绘图功能、以及对并行计算的支持。 - 特点 ：通过提供高级自动补全、探索和可视化功能，改善了用户的交互式编程体验。 - 应用 ：作为Jupyter Notebook和JupyterLab的底层计算引擎，IPython核心使这些工具能够执行Python代码。 使用Jupyter的好处 =============================== Jupyter项目提供的工具和环境，特别是Jupyter Notebook和JupyterLab，为科学计算、数据分析、机器学习和教育带来了诸多好处。 交互式数据探索和可视化 ------------------------------- Jupyter使得数据科学家和研究人员能够以交互式方式探索数据、进行计算并实时查看结果。这种即时反馈对于理解数据、测试新理论和学习编程语言非常有价值。Jupyter Notebook支持包括Matplotlib、Plotly和Bokeh在内的多种数据可视化库，使得数据可视化变得简单直观。 支持多种编程语言 -------------------------- 尽管Jupyter最初是为Python设计的，但现在它支持包括R、Julia、Scala和更多在内的40多种编程语言。这种多语言支持允许用户根据项目需求选择最适合的工具，促进了不同领域和语言之间的协作。 教育和科学研究的工具 --------------------- Jupyter Notebook是一个极佳的教学工具，它允许教师创建包含实时代码、图像、视频、方程和叙述性文本的富媒体教学材料。同样，科学家和研究人员可以使用Jupyter来共享他们的研究，提供可重复的研究环境，使同行评审和合作变得更加容易。 便于共享和协作 -------------------- Jupyter Notebook文件易于共享，可以通过电子邮件、GitHub和其他平台分发。此外，通过JupyterHub和Binder等工具，Jupyter项目还支持多用户协作和远程访问Notebook，进一步促进了协作研究和远程学习。