如果希望快速开始使用 Python 处理数据科学相关的工作,建议大家直接安装 Anaconda,然后使用 Anaconda 中集成的 Notebook 或 JupyterLab 工具来编写代码。因为对于新手来说,先安装官方的 Python 解释器,再逐个安装工作中会使用到的三方库文件会比较麻烦,尤其是在 Windows 环境下,经常会因为构建工具或 DLL 文件的缺失导致安装失败,而一般新手也很难根据错误提示信息采取正确的解决措施,容易产生严重的挫败感。如果计算机上已经有 Python 解释器环境了,也可以直接使用 Python 的包管理工具 pip 安装 Jupyter,再根据实际工作的需要安装三方库,这种方式适合有一定经验的用户。
安装和使用 Anaconda
对于个人用户来说,可以从 Anaconda 的官方网站下载它的“个人版(Individual Edition)”安装程序,安装完成后,你的计算机上不仅拥有了 Python 环境和 Spyder(类似于PyCharm的集成开发工具),还拥有了与数据科学工作相关的近200个工具包,包括我们上面提到 Python 数据分析三大神器。除此之外,Anaconda 还提供了一个名为 conda 的包管理工具,通过这个工具不仅可以管理 Python 的工具包,还可以用于创建运行 Python 程序的虚拟环境。

如上图所示,可以通过 Anaconda 官网提供的下载链接选择适合自己操作系统的安装程序,建议大家选择图形化的安装程序,下载完成后双击安装程序开始安装。安装过程基本使用默认设置即可,完成安装后,macOS 用户可以在“应用程序”或“启动台”中找到名为“Anaconda-Navigator”的应用程序,运行该程序可以看到如下所示的界面,我们可以在这里选择需要执行的操作。

对于 Windows 用户,建议按照安装向导的提示和推荐的选项来安装 Anaconda(除了安装路径,基本也没有什么需要选择的),安装完成后可以在“开始菜单”中找到“Anaconda3”。
提示:可以选择 Miniconda 作为 Anaconda 的替代品,Miniconda 只会安装 Python 解释器环境和一些必要的工具,其他的三方库由用户自行选择安装。其实我个人并不喜欢 Anaconda,因为它是给小白用户使用的,我们有了 Python 环境以后完全可以按照自己的意愿来安装需要的三方库。
conda命令
对于非新手用户,如果希望使用 conda 工具来管理依赖项或者创建项目的虚拟环境,可以在终端或命令行提示符中使用 conda 命令。Windows 用户可以在“开始菜单”中找到“Anaconda3”,然后点击“Anaconda Prompt”或“Anaconda PowerShell”来启动支持 conda 的命令行提示符。新手用户如果想创建新的虚拟环境或管理三方库(依赖项),建议直接使用“Anaconda-Navigator”中的“Environments”,通过可视化的方式对虚拟环境和依赖项进行管理。
-  版本和帮助信息。 - 查看版本:conda -V或conda --version
- 获取帮助:conda -h或conda --help
- 相关信息:conda list
 
- 查看版本:
-  虚拟环境相关。 - 显示所有虚拟环境:conda env list
- 创建虚拟环境:conda create --name venv
- 指定 Python 版本创建虚拟环境:conda create --name venv python=3.7
- 指定 Python 版本创建虚拟环境并安装指定依赖项:conda create --name venv python=3.7 numpy pandas
- 通过克隆现有虚拟环境的方式创建虚拟环境:conda create --name venv2 --clone venv
- 分享虚拟环境并重定向到指定的文件中:conda env export > environment.yml
- 通过分享的虚拟环境文件创建虚拟环境:conda env create -f environment.yml
- 激活虚拟环境:conda activate venv
- 退出虚拟环境:conda deactivate
- 删除虚拟环境:conda remove --name venv --all
 说明:上面的命令中, venv和venv2是虚拟环境文件夹的名字,可以将其替换为自己喜欢的名字,但是强烈建议使用英文且不要有特殊字符。
- 显示所有虚拟环境:
-  包(三方库或工具)管理。 - 查看已经安装的包:conda list
- 搜索指定的包:conda search matplotlib
- 安装指定的包:conda install matplotlib
- 更新指定的包:conda update matplotlib
- 移除指定的包:conda remove matplotlib
 说明:在搜索、安装和更新软件包时,默认会连接到官方网站进行操作,如果觉得速度不给力,可以将默认的官方网站替换为国内的镜像网站,推荐使用清华大学的开源镜像网站。将默认源更换为国内镜像的命令是: conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/free/和conda config --add channels https://mirrors.tuna.tsinghua.edu.cn/anaconda/pkgs/main。如果需要换回默认源,可以使用命令conda config --remove-key channels。
- 查看已经安装的包:
安装和使用JupyterLab
安装和启动
如果已经安装了 Anaconda,可以按照上面所说的方式在“Anaconda-Navigator”中直接启动 Notebook 或 JupyterLab。按照官方的说法,JupyterLab 是下一代的 Notebook,提供了更友好的界面和更强大的功能,我们也推荐大家使用 JupyterLab。Windows 用户也可以在开始菜单中打开“Anaconda Prompt”或“Anaconda PowerShell”,由于已经激活了 Anaconda 默认的虚拟环境,只需要输入jupyter lab命令来启动JupyterLab。macOS 系统在安装 Anaconda以后,每次打开终端时会自动激活 Anaconda 默认的虚拟环境,也是通过输入jupyter lab命令就可以启动JupyterLab。
对于安装了 Python 环境但是没有安装 Anaconda 的用户,可以用 Python 的包管理工具pip来安装 JupyterLab,安装成功后在终端或命令行提示符中执行jupyter lab命令来启动 JupyterLab,如下所示。
安装 JupyterLab:
pip install jupyterlab
复制代码安装 Python 数据分析三大神器:
pip install numpy pandas matplotlib
复制代码启动 JupyterLab:
jupyter lab
复制代码JupyterLab 是基于网页的用于交互计算的应用程序,可以用于代码开发、文档撰写、代码运行和结果展示。简单的说,你可以在网页中直接编写代码和运行代码,代码的运行结果也会直接在代码块下方进行展示。如在编写代码的过程中需要编写说明文档,可在同一个页面中使用 Markdown 格式进行编写,而且可以直接看到渲染后的效果。此外,Notebook 的设计初衷是提供一个能够支持多种编程语言的工作环境,目前它能够支持超过40种编程语言,包括 Python、R、Julia、Scala 等。
首先,我们可以创建一个用于书写 Python 代码的 Notebook,如下图所示。

接下来,我们就可以编写代码、撰写文档和运行程序啦,如下图所示。

使用技巧
如果使用 Python 做工程化的项目开发,PyCharm 肯定是最好的选择,它提供了一个集成开发环境应该具有的所有功能,尤其是智能提示、代码补全、自动纠错这类功能会让开发人员感到非常舒服。如果使用 Python 做数据科学相关的工作,JupyterLab 并不比 PyCharm 逊色,在数据和图表展示方面 JupyterLab 更加优秀。为此,JetBrains 公司还专门开发了一个对标 JupyterLab 的新工具 DataSpell,有兴趣的读者可以自行了解。下面我们为大家介绍一些 JupyterLab 的使用技巧,希望能够帮助大家提升工作效率。
-  自动补全。在使用 JupyterLab 编写代码时,按 Tab键会获得代码提示和补全功能。
-  获得帮助。如果希望了解一个对象(如变量、类、函数等)的相关信息或使用方式,可以在对象后面使用 ?并运行代码, 窗口下方会显示出对应的信息,帮助我们了解该对象,如下所示。

- 搜索命名。如果只记得一个类或一个函数名字的一部分,可以使用通配符*并配合?进行搜索,如下所示。

-  调用命令。可以在 JupyterLab 中使用 !后面跟系统命令的方式来执行系统命令。
-  魔法指令。JupyterLab 中有很多非常有趣且有用的魔法指令,例如可以使用 %timeit测试语句的执行时间,可以使用%pwd查看当前工作目录等。如果想查看所有的魔法指令,可以使用%lsmagic,如果了解魔法指令的用法,可以使用%magic来查看,如下图所示。

| 魔法指令 | 功能说明 | 
|---|---|
| %pwd | 查看当前工作目录 | 
| %ls | 列出当前或指定文件夹下的内容 | 
| %cat | 查看指定文件的内容 | 
| %hist | 查看输入历史 | 
| %matplotlib inline | 设置在页面中嵌入matplotlib输出的统计图表 | 
| %config Inlinebackend.figure_format='svg' | 设置统计图表使用SVG格式(矢量图) | 
| %run | 运行指定的程序 | 
| %load | 加载指定的文件到单元格中 | 
| %quickref | 显示IPython的快速参考 | 
| %timeit | 多次运行代码并统计代码执行时间 | 
| %prun | 用 cProfile.run运行代码并显示分析器的输出 | 
| %who/%whos | 显示命名空间中的变量 | 
| %xdel | 删除一个对象并清理所有对它的引用 | 
-  快捷键。JupyterLab 中的很多操作可以通过快捷键来实现,使用快捷键可以提升工作效率。JupyterLab 的快捷键可以分为命令模式下的快捷键和编辑模式下的快捷键,所谓编辑模式就是处于输入代码或撰写文档状态的模式,在编辑模式下按 Esc可以回到命令模式,在命令模式下按Enter可以进入编辑模式。命令模式下的快捷键: 快捷键 功能说明 Alt+Enter运行当前单元格并在下面插入新的单元格 Shift+Enter运行当前单元格并选中下方的单元格 Ctrl+Enter运行当前单元格 j/k、Shift+j/Shift+k选中下方/上方单元格、连续选中下方/上方单元格 a/b在下方/上方插入新的单元格 c/x复制单元格 / 剪切单元格 v/Shift+v在下方/上方粘贴单元格 dd/z删除单元格 / 恢复删除的单元格 Shift+l显示或隐藏当前/所有单元格行号 Space/Shift+Space向下/向上滚动页面 编辑模式下的快捷键: 快捷键 功能说明 Shift+Tab获得提示信息 Ctrl+]/Ctrl+[增加/减少缩进 Alt+Enter运行当前单元格并在下面插入新的单元格 Shift+Enter运行当前单元格并选中下方的单元格 Ctrl+Enter运行当前单元格 Ctrl+Left/Right光标移到行首/行尾 Ctrl+Up/Down光标移动代码开头/结尾处 Up/Down光标上移/下移一行或移到上/下一个单元格 说明:对于 macOS 系统可以将 Alt键替换成Option键,将Ctrl键替换成Command键。



















