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Jupyter Notebookの基本操作を学ぶ

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Jupyter Notebookとは

オープンソースのWebアプリケーション
Pythonの環境構築等の必要がなく、対話的にプログラムの実行ができる(コンソール的な)
またNotebookというだけあって、実行したコードとその結果をドキュメントとして保存できる

どんなだ

image.png
    ↓
image.png

  • 入力部分(=セルっていう)にコードを書いて Run もしくは Shift + Enter で実行でき、結果が次の行に表示される
  • 最後の行が結果として出力される(代入文のみだと結果は出力されない)
  • print関数を使えば、コード中どこでも出力が可能

やってみる

モジュールを使う

import random

random.seed(1)
random.choice(['A', 'B', 'C'])

image.png

  • 通常のPythonプログラミングと同じく、importすることでモジュールの使用が可能
  • 1行ごとに別々のセルで実行していくこともできる

関数を使う

  • 関数の場合もモジュールとほぼ同じなのでサクッと
def add(a, b):
  return a + b

result = add(1, 2)
result

マークダウンも書ける

image.png
  ↓
image.png

  • 対象のセルを選択した状態でセルタイプをMarkdownにするとマークダウンが記述できる
    • ドキュメント(note)として残す際には便利そうだなぁ

グラフの表示

matplotlib.pyplotモジュールによってグラフの描画などの機能が使える


%matplotlib inline
import matplotlib.pyplot as plt # 長いから as で命名

plt.title('Sample Graph')
plt.plot([1,3,2,4])

これをjupyter notebook上で実行すると
image.png
んぉ〜すごい

  • %matplotlib inline は何?
    • この呪文を初めに書くことで、Notebook内にグラフを描画できる
    • この%で始まるようなやつをマジックコマンドという
    • 書かない場合は plt.show() を呼ばないといけない(1つのセルで複数のグラフを描画する場合は必要やね!)
    • 要するにprintと同じ感じってことか

マジックコマンド

上述した通り、%で始まる記述はマジックコマンドと言う便利なもの
%が1つの場合・・・ラインマジックコマンド (1行にのみ適応)
%が2つの場合・・・セルマジックコマンド (そのセル全体に適応) 例: %time%%time

いくつか見てみる

%matplotlib inline
  • グラフをNotebook内に描画できる(show()の実行を省略できる)
  • inline以外にもある  公式参考:matplotlib
%quickref
  • 簡易ヘルプを下部に表示する Esc、X で消せる
%whos
  • 変数の一覧を表示
%time / %timeit
  • コードの実行時間を計測、表示

    コマンド 対象 実行回数
    %time 1行 1回
    %%time セル 1回
    %timeit 1行 複数回(オプションで指定)
    %%timeit セル 複数回(オプションで指定)
  • %timeit-n で実行回数、-r で個数を指定できる
    わかりにくいので例

JupyterNotebook上.py
%%timeit -n10 -r3
a = 10
b = a + 1
出力.txt
131 ns ± 39.3 ns per loop (mean ± std. dev. of 3 runs, 10 loops each)

つまり -n10:10回繰り返し を -r3:3回やった時間 を計測する(計測は平均と標準偏差)
ちなみに、%timeitは複数の計測だけ行うだけで変数の定義等は書いてもされない

%store
  • Jupyter上のDBへの保存、参照を行う
マジックコマンド 説明
%store 変数 変数をDBに保存
%store -d 変数 変数をDBから削除
%store 変数の一覧表示
%store -r 保存されている全ての変数の読込
%store -z 保存されている全ての変数の削除

JupyterのDBのデータは ~/.ipython/profile_default/db/autorestore にファイルとして保存されている
ファイルの中身はpythonが持つpickleという形式で高速に読み書きできるそう(そんな飲み物あったよなぁ。。)
なんか結構重要そうなのでメモがてら画面をつけておこう
image.png
保存できた!
image.png
消せた!
!コマンドでOSのシステムコマンドが実行できるんやってさ!簡単〜
image.png
pickleで保存
pickleを使う場合はバイナリーを使わないといけないらしいので wb でバイナリーを指定してる
pickleで書き込む時はpickle.dump、読み込みはpickle.loadを使う

感想

JupyterNotebookすごい!色々できすぎできすぎ君や。
機能が多すぎるからできることだけ覚えておいて、都度カンニングでいいかな〜それぞれ使われる頻度もわからんし。
グラフのモジュールとかは見ておいたほうがいいのかな!
この先PandasとかNumPyとかも楽しみ

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