1.1 shell还是Notebook
Jupyter Notebook 是 IPython shell 基于浏览器的图形界面，提供了一系列丰富的动态展示功能。Jupyter Notebook 不仅可以执行 Python/IPython 语句，还允许用户添加格式化文本、静态和动态的可视化图像、数学公式、JavaScript 插件，等等。不仅如此，这些 Notebook 文档还能以共享方式存储，以便其他人可以打开这些 Notebook，并且在他们自己的系统中执行这些 Notebook 代码。
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1.2 IPython的帮助和文档
符号 ? 用于浏览文档，符号 ?? 用于浏览源代码，而 Tab 键可以用于自动补全。
每一个 Python 对象都有一个字符串的引用，该字符串即 docstring。大多数情况下，该字符串包含对象的简要介绍和使用方法。
help(len)
Help on built-in function len in module builtins: len(obj, /)
Return the number of items in a container.
len?
Signature: len(obj, /)
Docstring: Return the number of items in a container.
Type: builtin_function_or_method
这种方法也适用于你自己创建的函数或者其他对象！
def square(a):
"""Return the square of a."""
return a ** 2 square?
Signature: square(a)
Docstring: Return the square of a.
Type: function
square??
Signature: square(a)
Source:
def square(a):
"""Return the square of a."""
return a ** 2
Type: function
有时 ?? 不能显示源代码。这是因为该对象并不是用 Python 实现的，而是用 C 语言或其他编译扩展语言实现的。在这种情况下，?? 后缀将等同于 ? 后缀。
使用TAB补全对象或命令。
使用TAB可以查看系统中可导入的包或者包中可导入的对象。
使用*进行通配符匹配。
str.*find*?
str.find
str.rfind *Warning?
BytesWarning
DeprecationWarning
FutureWarning
ImportWarning
PendingDeprecationWarning
ResourceWarning
RuntimeWarning
SyntaxWarning
UnicodeWarning
UserWarning
Warning
1.3 快捷键
用上下方向键查找历史，如果输入 def 然后按下上方向键，则会在命令历史中找到以 def 开头的最近的命令（如果有的话）。
- Ctrl + a 将光标移到本行的开始处
- Ctrl + e 将光标移到本行的结尾处
- Ctrl + l 清除终端屏幕的内容
- Ctrl + c 中断正在执行的 Python 命令
- Ctrl + d 退出当前 IPython 会话
1.4 IPython魔法命令
魔法命令有两种形式：行魔法（line magic）和单元魔法（cell magic）。行魔法以单个 % 字符作为前缀，作用于单行输入；单元魔法以两个 %% 作为前缀，作用于多行输入。
- %paste：将剪切板中的代码完整粘贴并且自动执行代码输入结果。
%paste
def f(x, y, z):
return (x+y)/z
a = 5
b = 6
c = 7
result = f(a, b, c)
print(result) ## -- End pasted text --
1.5714285714285714
- %cpaste也是粘贴文本的，可以粘贴任何一条代码，在输入结束命令之前都不会执行代码，输入‘--’按回车或者使用‘Ctrl-D’停止粘贴代码，停止粘贴代码后会执行代码。
- %run myscript.py：执行脚本内容，或者使用runfile命令。
#-------------------------------------
# file: myscript.py
def square(x):
"""求平方"""
return x ** 2
for N in range(1, 4):
print(N, "squared is", square(N))
- %timeit：计算一行Python语句执行的时间。
%timeit L = [n ** 2 for n in range(1000)]
416 µs ± 58.6 µs per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000 loops each)
- 对于多行语句，可以加入第二个 % 符号将其转变成单元魔法，以处理多行输入。
- %reset：指删除interactive命名空间中全部的变量名。
- %xdel variable：删除单个变量的引用。
- %magic：获取可用魔法函数的通用描述以及一些示例。
- %lsmagic：获取所有魔法函数的列表。
1.5 输入和输出历史
In[1]:/Out[1]:给出了在当前会话中如何获取输入和输出历史的线索。
In 对象是一个列表，按照顺序记录所有的命令（列表中的第一项是一个占位符，以便 In[1] 可以表示第一条命令）。
Out 对象不是一个列表，而是一个字典。它将输入数字映射到相应的输出（如果有的话）。
任何返回值是 None 的命令都不会加到 Out 变量中。
变量 _（单下划线）用于更新以前的输出，双下划线获得倒数第二个历史输出，三下划线获得倒数第三个历史输出，仅止于此。
Out[X]的简写是_X。
要禁止一个命令的输出，最简单的方式就是在行末尾处添加一个分号。
使用%history魔法命令输出历史记录。
1.6 IPython和shell命令
使用 ! 符号作为前缀在 IPython 中执行任何shell命令行命令。
shell 命令不仅可以从 IPython 中调用，还可以和 IPython 命名空间进行交互。通过一个赋值操纵符可以将任何 shell 命令的输出保存到 Python 中。
需要注意的是这些结果并不以列表的形式返回，而是以 IPython 中定义的一个特殊 shell 返回类型的形式返回。这看上去和 Python 列表很像，并且可以像列表一样操作。但是这种类型还有其他功能，例如 grep 和 fields 方法以及 s、n 和 p 属性，允许我们轻松地搜索、过滤和显示结果。
1.7 与shell相关的魔法命令
自动魔法（automagic）函数：%cd、%cat、%cp、%env、%ls、%man、%mkdir、%more、%mv、%pwd、%rm 和 %rmdir。如果 automagic 被打开，以上任何一个魔法命令都可以省略 % 符号，这使得 IPython 提示符可以被当做当作普通 shell 一样使用。
1.8 错误和调试
改变错误打印信息：
- %xmode Context：普通（默认）。
- %xmode Plain：更加紧凑。
- %xmode Verbose：加入了一些额外的信息，包括任何被调用的函数的参数。
使用%debug开启调试模式。
使用%pbd函数在发生错误时自动打开调试界面。
使用%run -d交互式地运行脚本。
1.9 代码的分析和计时
- %time：对单个语句的执行时间进行计时。
- %timeit：对单个语句的重复执行进行计时，以获得更高的准确度。
有时候重复一个操作并不是最佳选择。例如，如果有一个列表需要排序，我们可能会被重复操作误导。对一个预先排好序的列表进行排序，比对一个无序的列表进行排序要快，所以重复运行将使结果出现偏差，对于这种情况，%time 魔法函数可能是更好的选择。
- %prun：利用分析器运行代码。
- %lprun：利用逐行分析器运行代码。
- %memit：测量单个语句的内存使用。
- %mprun：通过逐行的内存分析器运行代码。
