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Jupyterでインタラクティブノートブックを作成する方法


要約

  • Jupyterは、コード、テキスト、グラフィックスを組み合わせたインタラクティブなドキュメントを作成します。
  • Jupyterは科学計算におけるコードと結果の共有に人気があります。
  • Jupyterノートブックは、簡単に作成および移動できるMarkdownとコードセルで構成されています。

プログラミングは、インタープリタ、テキストエディタ、またはIDEにコードを入力することだと思うかもしれません。Jupyterが登場します。これは、テキスト、コード、グラフィックスを自由に混ぜ合わせてインタラクティブなドキュメントを作成する、全く異なるプログラミングの方法です。強力でありながら、使いやすいです。

Jupyterとは何ですか?

Jupyterは「ノートブックインターフェース」で、コードと説明文を混ぜた「リテラルプログラム」を作成することができます。Jupyterは、Pythonのためのより良いインタラクティブモードを作成することを目的としたIPythonプロジェクトの派生物です。JupyterはIPythonを組み込んでいますが、スタンドアロンプログラムとしても利用可能です。名前に反して、JupyterはPythonだけをサポートしているわけではありません。Pythonは、Jupyterで使用できる多くの言語「カーネル」の1つです。

良いプログラムには、他の人がコードを読む際に混乱する可能性のあることや、数ヶ月後に自分がコードに触れたときに混乱しないように説明するコメントが必要だと聞いたことがあるかもしれませんが、ノートブックはそれを次のレベルに引き上げます。あなたが何をしているのかを説明する文書を作成し、グラフィックスやコードを混ぜることができます。

以下は、1950年代後半から1960年代初頭の航空旅客数のデータセットのトレンドラインをプロットするために、私が余暇にPythonとSeabornを使用して作成した例です。これは、あなたができることの一例です。

Jupyterは科学計算、特にデータ分析やデータサイエンスで人気があり、研究者が結果を共有するための簡単な方法を提供しますが、使用するために科学者である必要はありません。Jupyterは通常のコーディングプロジェクトにも使用でき、他の人に自分の作業を簡単に示す方法があります。これは、単にコードを実行するのではなく、インタラクティブなドキュメントを中心にした異なるスタイルのプログラミングです。

JupyterをPythonのような普通のインタラクティブインタープリタの代わりに使用する利点は、Jupyterが自動的にあなたの作業の記録を保存することです。科学や工学の分野では、これが「作業を示す」方法です。

Jupyter NotebookとJupyterLabのどちらですか?

Jupyterは、標準のJupyter NotebookとJupyterLabの2つのバージョンで利用可能です。後者はIDEに似た、より多機能なバージョンを意図しています。Jupyterプロジェクトは、古いJupyterを非推奨にし、メンテナンスモードにしましたが、最終的には元のJupyterを復活させ、人気が続いているため、両方を同時に維持しています。

この記事では、JupyterLabよりも始めやすいため、標準のJupyter Notebookインターフェースについて見ていきます。Jupyterの開発者たちは、JupyterLabをプロジェクトの未来と考えており、Jupyterに慣れたら、自分に合っているかどうかを確認するためにチェックしてみることをお勧めします。

Jupyterのインストール

Jupyterのインストールは簡単です。

Jupyterをインストールする最も簡単な方法は、pipを使用することです。

        pip install notebook
    

別の選択肢はCondaやMambaを通じてですが、これらはデータサイエンティストや他の上級ユーザー向けのより複雑な環境です。また、Linuxのディストリビューションパッケージマネージャーでも一般的なので、リポジトリを確認してください。

Jupyterを起動する

LinuxシェルでJupyterを起動するには、次のように入力します:

        jupyter notebook
    

自動的に開かない場合は、ブラウザでlocalhost:8888を開いてみてください。起動情報が表示され、その後Jupyterインターフェースを示すブラウザウィンドウが開きます。ブラウザベースのファイルマネージャーから始まります。

新しいノートブックを作成する

新しいノートブックを作成するには、ファイルメニューに移動し、「新規」をクリックしてから「ノートブック」を選択します。ノートブックが開いた新しいタブが表示されます。デフォルトでは「無題」と呼ばれます。名前を変更するには、タイトルをクリックします。ノートブックの名前を変更できるウィンドウがポップアップします。「保存」をクリックして名前を変更します。これはPythonノートブックであり、拡張子は.ipynbです。Jupyterを起動すると、作成したディレクトリにノートブックが見つかります。

インストールされているカーネルの中から実行したいものを選択するように求められます。このチュートリアルでは、人気があり理解しやすい言語であるPythonを使用します。

走行および移動する細胞

ノートブックは、テキストまたはコードを含むことができるセルで構成されています。セルが「コード」または「マークダウン」と表示されるドロップダウンメニューから、どちらにするかを選択できます。デフォルトでは、セルはコードになります。

標準のMarkdown構文を使用してMarkdownモードでテキストを入力できます。コードセルでは、選択した言語カーネルを使用します。

セルを実行するには、Shift+Enterを押します。Markdownセルの場合、Markdown形式が適用され、コードセルの場合はコードが実行されて結果が得られます。コードが正常に実行されると、値が返されます。エラーメッセージは赤で強調表示されます。

実行後にセルを変更するには、それをクリックします。再度Shift+Enterを押して再実行します。

これらの原則を説明するために、シンプルな「こんにちは、世界!」の例を書きましょう。このプログラムが何をするのかを説明するテキストセルを用意します。「これは『こんにちは、世界!』と印刷するノートブックです」というようなMarkdownセルを作成します。

それを実行してテキストセルを取得します。

では、コードセルを挿入しましょう。プラス記号の上にボックスがある右側のボタンをクリックして、このセルの下にセルを追加します。

キーボードショートカットとしてBを押すこともできます。

ドロップダウンメニューから「コード」と表示されていることを確認し、このボックスに入力してください:

        print("Hello, world!")
    

コードセルでは、Jupyterが自動的に構文を強調表示して、コードを正しく入力していることを確認できることに気付くでしょう。

Shift+Enterを再度押すと、コードセルの下に「Hello, world!」と表示されるはずです。「下にセルを挿入」操作の左側にあるボタンも同じことを行いますが、現在のセルの上にセルを挿入します。

セルを移動させることができます。各セルの右側にはいくつかのアイコンがあります。これらはセルを上に移動させたり、下に移動させたり、現在のセルの上または下に新しいセルを作成したり、現在のセルをコピーしたりします。最後のものは、変数の値を変更するなど、異なるパラメータで同じ操作を実行したい場合に便利です。

Jupyterは定期的にノートブックを保存します。ファイルメニューの「ノートブックを保存」をクリックするか、Ctrl+Sを押すことができます。

ノートブックを終了するには、ファイルメニューの「シャットダウン」をクリックします。確認ウィンドウが表示されます。Jupyterサーバーを完全にシャットダウンするには、ファイル選択メニューから「シャットダウン」をクリックするか、ノートブックを起動したターミナルでCtrl+Cを押します。

これにより、Jupyterノートブックを使用してプログラムするための強力な新しい方法を探求するための出発点が得られるはずです。