NumPy攻略 Python科学计算与数据分析 第一章：使用IPython

1.1引言112345810967使用IPython本章主要内容：安装IPython使用IPython的shell阅读手册页安装Matplotlib运行基于Web的notebook从notebook导出脚本和数据导入脚本和数据到notebook配置notebook服务器初探SymPy配置1.1引言IPython是一个免费、开源的项目，支持Linux、Unix、MacOSX和Windows平台，其官方网址是。IPython的作者只要求你在用到IPython的科技著作中注明引用即可。IPython中包括各种组件，其中的两个主要组件是：基于终端方式和基于Qt的交互式Pythonshell支持多媒体和绘图功能的基于Web的notebook（版本号为0.12以上的IPython支持此功能）与IPython兼容的Python版本是2.5①、2.6、2.7、3.1和3.2。不需要本地安装，你可以在云端尝试使用IPython，网址为。和本地安装的IPython相比，云端版本会稍有时延，使用体验稍逊，但已具备IPython交互式shell的绝大多数功能。在云端版本中还可使用vi/vim编辑器。如果你喜欢vi，这自然是个很棒的功能，你可以在IPython会话过程中保存和编辑文件。只有vi编辑器可用，对我来讲不是什——————————①IPython的较新版本已不支持Python2.5。——译者注第1章2第1章使用IPython么问题，我本人对Emacs之类的其他编辑器并不感兴趣。1.2安装IPythonIPython有许多种安装方式，这主要和使用什么操作系统有关。基于终端的shell组件依赖于readline的存在，基于Web的notebook需要用到tornado和zmq。除了安装IPython，我们还需要安装setuptools，其中包含了easy_install命令。easy_install是Python默认的标准化的包管理器。easy_install安装好之后，继续安装pip。pip和easy_install命令的功能类似，但增加了一些选项，例如卸载。1.2.1具体步骤本节将介绍在Windows、MacOSX和Linux环境中怎样安装IPython，怎样使用easy_install和pip安装IPython及其依赖文件，以及怎样直接用源文件安装。在Windows中安装IPython和setuptools在IPython的官网可以下载适用于Python2和Python3的二进制Windows安装文件。具体安装过程请参阅。从获得setuptools的安装文件并完成安装。之后继续安装pip，具体步骤为：cdC:\Python27\scriptspython.\easy_install-27-script.pypip在MacOSX中安装IPython如有必要，请先安装苹果开发工具Xcode，可以在Mac电脑附带的OSXDVD光盘中或者苹果应用商店中找到Xcode。按照本节后面的说明，使用easy_install或pip安装IPython，或者从源文件安装。在Linux中安装IPythonLinux的发行版本众多，恕不能一一列举。Debian版本的安装命令如下：su–aptitudeinstallipythonpython-setuptoolsFedora版本的安装命令如下：su–yuminstallipythonpython-setuptools-devel1.2安装IPython312345810967Gentoo版本的安装命令如下：su–emergeipythonUbuntu版本的安装命令如下：sudoapt-getinstallipythonpython-setuptools使用easy_install或pip安装IPython使用easy_install安装IPython和本章中各种攻略所需要的依赖文件，使用以下命令：easy_installipythonpyzmqtornadoreadline或者你可以先用easy_install安装pip，在终端界面中键入以下命令：easy_installpip之后使用pip安装IPython，命令如下：sudopipinstallipythonpyzmqtornadoreadline从源文件安装如果你想使用最新的开发版本，从源文件安装是最适合的。1.从下载最新的压缩包。2.对下载的文件解压缩，获得源文件：tarxzfipython-version.tar.gz3.如果你已经安装了Git，也可以通过克隆Git版本仓库的方式获得源文件：$gitclone进入ipython目录：cdipython5.运行安装脚本。你可能需要使用sudo运行此脚本，命令如下：sudosetup.pyinstall1.2.2攻略小结本节介绍了安装IPython的各种方法。大多数方法安装的是最新的稳定版本。如果选择从源文件安装，你安装的就是最新的开发版本。4第1章使用IPython1.3使用IPython的shell科学家和工程师习惯于做各种实验。正是一些总有实验想法的科学家编写了IPython。IPython提供的交互式实验环境，使其具备了与Matlab、Mathematica、Maple和R类似的使用体验。IPython的shell具有以下特性。代码补全历史记录机制嵌入式编辑使用%run调用外部Python脚本的能力访问系统命令pylab选项开关访问Python的调试器和性能分析器1.3.1具体步骤本节具体介绍怎样使用IPython的shell。pylab选项开关使用pylab选项开关可以自动引入SciPy、NumPy和Matplotlib软件包。如果不使用这个选项开关，就需要自己引入这些软件包。我们只需要在命令行输入以下指令：$ipython-pylabTypecopyright,creditsorlicenseformoreinformation.IPython0.12--AnenhancedInteractivePython.?-IntroductionandoverviewofIPython'sfeatures.%quickref-Quickreference.help-Python'sownhelpsystem.object?-Detailsabout'object',use'object??'forextradetails.Welcometopylab,amatplotlib-basedPythonenvironment[backend:MacOSX].Formoreinformation,type'help(pylab)'.In[1]:quit()quit()orCtrl+DquitstheIPythonshell.保存会话我们也许需要回溯做过的实验。要在IPython中保存会话以供将来使用，只需输入以下命令：1.3使用IPython的shell512345810967In[1]:%logstartActivatingauto-logging.Currentsessionstateplusfutureinputsaved.Filename:ipython_log.pyMode:rotateOutputlogging:FalseRawinputlog:FalseTimestamping:FalseState:active关闭日志记录的命令如下：In[9]:%logoffSwitchingloggingOFF执行系统shell命令在使用默认设置的IPython环境中执行系统shell命令时，要在系统命令前加!前缀。例如，以下输入将获得当前日期：In[1]:!date实际上，以!为前缀的任何内容都被发送到了系统shell。命令执行后的输出结果也可以进行保存，如下所示：In[2]:thedate=!dateIn[3]:thedate显示历史记录使用%hist命令，可以显示命令的历史记录，例如：In[1]:a=2+2In[2]:aOut[2]:4In[3]:%hista=2+2a%hist这是命令行接口（CLI）环境的一个常见特性。使用-g选项可以实现对历史记录的搜索：In[5]:%hist-ga=21:a=2+26第1章使用IPython下载范例代码访问并登录账号，可以下载到所有已购图书中的范例代码。如果你是在其他地方购买的本书，可以访问并进行注册，相关的范例代码会直接用电子邮件发给你。1.3.2攻略小结我们看到了若干Magic函数（所谓的“魔法函数”）的实际运用。这些函数以%字符开始。如果Magic函数只用作单行命令，可以选择省略%。1.4阅读手册页进入IPython的pylab模式后，可以使用help命令查看NumPy中各种函数的手册页。不需要记住函数的完整名称，只需键入开头的几个字符，然后使用tab键自动补全函数名。作为示例，让我们看看arange函数的手册页有什么信息。1.4.1具体步骤浏览可获得的信息，有以下两种方法。调用help函数使用help命令，键入函数名的前面几个字符，然后按tab键：使用问号查询另一种方法是在函数名后面添加一个问号。你需要知道函数的完整名称，但不再需要键入help了。In[3]:arange?1.4.2攻略小结代码补全功能依赖于readline，你要确信已经安装了readline。使用问号查询方式，你看到的是docstrings中的信息。1.5安装Matplotlib7123458109671.5安装MatplotlibMatplotlib是一个非常有用的绘图库，下一篇攻略就将用到它。Matplotlib依赖于NumPy的存在，但十有八九你已安装了NumPy。具体步骤本节将介绍怎样在Windows、Linux和Mac环境中安装Matplotlib，以及怎样从源文件安装。在Windows环境中安装Matplotlib可以使用Enthought发行版进行安装，详见。可能需要把msvcp71.dll文件放到C:\Windows\system32目录下。可以访问下载这个dll文件。在Linux环境中安装Matplotlib让我们看看怎样在各种Linux发行版本中安装Matplotlib。Debian和Ubuntu版本的安装命令如下：sudoapt-getinstallpython-matplotlibFedora/Redhat版本的安装命令如下：su-yuminstallpython-matplotlib从源文件安装从Sourceforge（）下载最新的tar.gz格式的源文件，或者使用如下命令直接从Git版本仓库下载。gitclonegit://github.com/matplotlib/matplotlib.git下载完毕后，像往常一样使用如下命令构建和安装Matplotlib：cdm