3.1. 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。
3.1.1. 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。
备注
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）。
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 图 3.1 ：
图 3.1 Jupyter结构¶
更复杂的 Jupyter 设计示意图如 图 3.2 所示：
图 3.2 Jupyter设计¶
3.1.2. 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。
3.1.3. 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。