Jupyter Lab (Notebook) の使用法

環境

  • Google Colaboratory を使う.
  • 自分のPCにJupyter Notebook (もしくはLab)をインストールしても良い. (ただしインストールが難しいパッケージもある. Anacondaが楽.)

ファイル操作 (Google Colab.の場合)

  1. Files画面:左上にあるファイルPython3の新しいノートブックを選択すると新しいノートブックを作成
  2. ファイルのドライブにコピー保存で,Google Cloudに保存
  3. 左上のファイル名をクリックして,ファイル名の変更.

Google Driveからの起動

  1. Google Driveを開く.
  2. Colab Notebooksに保存されているノートをクリックして上部のGoogle Colaboratoryを開くを押す.
  3. 新しいファイルを作りたいときには,左上の「新規」を押し,Google Colaboratoryを選択(ない場合にはアプリを追加を押す.)

問題

新しいノートを起動させてから,自分のGoogle Driveに保存してみよう.

また,ファイル名を「学籍番号」+「課題名(このファイルの課題ならJupyter入門)」に変更してみよう.

ノートブックの利用法

  1. 入力画面(セル)

    • Shift + Enter(もしくは三角のボタンを押す): 実行してから,下にセルを追加
  2. 上部メニューアイコン(左から順に)

    • +コード:コード入力のセルを追加
    • +テキスト:MarkDown言語で記述するテキスト書き込みセルを追加
    • セルの上部への移動(Google Colabではセルの上部に)
    • セルの下部への移動(Google Colabではセルの上部に)
  3. 上部メニュー 

    • ファイル:ファイル関係(新しいノートを開く、保存など)
    • 編集:セルの切り取り、削除、検索、置換など
    • 表示:目次(左側の>を押しても良い)やセッションの折りたたみなど
    • 挿入:セルの挿入やスクラッチコードセルの表示など
    • ランタイム:全てのセルの実行、中断、再起動やランタイムの種類をGPU,TPUに変更
    • ツール:コマンドパレットの表示やショートカット一覧の表示
    • ヘルプ
  4. セルの左にある[ ]
    • セルの番号;$[*]$は実行中を表すので,このときに何度もShift + Enterをして再実行しない!(重要!)

問題

以下のセルを実行し,コピーして貼り付けて,上に移動させてから,下に移動させ元に戻せ.

a = 2
b = 100
c = a**b
b
100

ヒントの出し方,シェルコマンド,マジックコマンド

  1. prと押してからTabキーを押すと(Google Colabではしばらく待つと)候補が出てくるので,printを選択してEnterを押す.(Shift+Tabキーで説明が表示される.)
  2. print? と?を後ろに入れて,Shift+Enterで説明が表示される.(??と2つうつとソースが表示される.)
  3. !{コマンド}でシェルコマンド(linuxのコマンド)がうてる. linuxのコマンドについてはこちらを参照. たとえば, 何かをインストールしたいときには,「!pip install 何か」とすれば良い.
  4. %{マジックコマンド} を使う場合もある. たとえば,%lsmagic でマジックコマンド一覧が表示される.
  5. マジックコマンドには,上記のラインマジックの他に, %%{セルマジック} がある. ラインマジックコマンドが1行だけに効果があるのに対して,セルマジックコマンドは,セル全体に効果を及ぼす.

問題

上の操作 1., 2. の方法でヒントを出してから,以下のように打ち込んで,'Hello'を表示してみよう

print('Hello')

問題

!cal とシェルコマンドを打ち込んでみよう.

問題

(ライン)マジックコマンド %time sum(range(10000)) で時間を測定してみよう.

%time sum(range(10000))
CPU times: user 149 µs, sys: 1 µs, total: 150 µs
Wall time: 152 µs
49995000

問題

(セル)マジックコマンド %%time のあとに,反復を利用した好きなプログラムを書いて時間を測定してみよう.

Google Colab.の注意

  • アイドル状態が90分続くと停止
  • 連続使用は最大12時間
  • Notebookサイズは最大20MB

Markdown言語

セルの種類を切り替えてMarkdownにしてみよう.(Google Colab. だとテキストセルを追加する.)

するとコードではなく,文章が書けるようになる.

実際には,Markdown言語という簡易言語で記述でき,Shift$+$Enterで表示され,ダブルクリックで再びMarkdown言語の入力ができるようになる.

言語の詳細は上のリンク先を参照.

LaTeXという論文を書くための言語の書式で,ドルマークで挟むことによって,数式も記述できる.

たとえば,


$$x^2 - 6x + 1 = 0$$

と書くと, $$x^2 - 6x + 1 = 0$$ と表示され、

$\sum_{i=1}^n x_i$

と書くと $\sum_{i=1}^n x_i$ と表示される。

LaTeXのコマンドについては,こちらを参照.

無料のクラウドlatexには, overleafCloud Latex がある.どちらか登録して,練習してみよう.

Markdown言語のサンプル

以下をコピーしてから,Google Colab.のテキストセルに貼り付けてみよう. その下のセルのように表示される.

## Markdown言語のサンプル(見出しは\#の個数で) [](見出し1,行の途中でもOK)

文章は普通に書けばよい. 行頭にタブやスペースは入れない.

パラグラフを変える場合は1行あける. 

強制的に改行する場合は行末にスペースを2つ入れる.   
*斜体で強調*,**太文字で強調**.

### 箇条書き (見出し1)
- リスト1 その1.1 入れ子は4 つのスペースでインデント
    - ネスト リスト1_1
        - ネスト リスト1_1_1
        - ネスト リスト1_1_2
    - ネスト リスト1_2
- リスト2
- リスト3

### 箇条書き( 番号付)
1. その1
2. その2

### 数式
インライン数式: $f(x_1 , x_2 , \ldots , x_n) =
\sum_{i=1}^{n-1} \{ 100(x_i^2 - x_{i+1})^2 + (1-x_i)^2 \}$

ディスプレイ数式: $$f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = 
\sum_{i=1}^{n-1} \{ 100(x_i^2 - x_{i+1})^2 + (1-x_i)^2 \}$$

### 作表
|左寄せ|右寄せ|中央|
|:-----------|------------:|:------------:|
|ここに|何かを|書く|
|文字位置が|自動的に|定まる|


### 引用
\>記号の右に半角スペースで引用
> これが引用
>> 入れ子にもできる。

### リンク
リンクはこのように[リンク文字列]の右に(URL)を記述するとリンクに変換される。


例: パイソン本家](http://ipython.org/)
### 水平線
***

### インデント

    import numpy as np # 行頭にスペース4 つ入れるとインデントされる
    # 文章中のコードなどに使える.

### 画像

![画像の説明(非表示)]の右側に(画像URL)

![ロゴ画像](http://logopt.com/wp-content/uploads/2019/04/トラックのアイコン-1-150x150.jpeg)

Markdown言語のサンプル(見出しは#の個数で)

文章は普通に書けばよい. 行頭にタブやスペースは入れない.

パラグラフを変える場合は1行あける.

強制的に改行する場合は行末にスペースを2つ入れる.
斜体で強調太文字で強調

箇条書き (見出し1)

  • リスト1 その1.1 入れ子は4 つのスペースでインデント
    • ネスト リスト1_1
      • ネスト リスト1_1_1
      • ネスト リスト1_1_2
    • ネスト リスト1_2
  • リスト2
  • リスト3

箇条書き( 番号付)

  1. その1
  2. その2

数式

インライン数式: $f(x_1 , x_2 , \ldots , x_n) = \sum_{i=1}^{n-1} \{ 100(x_i^2 - x_{i+1})^2 + (1-x_i)^2 \}$

ディスプレイ数式: $$f(x_1, x_2, \ldots, x_n) = \sum_{i=1}^{n-1} \{ 100(x_i^2 - x_{i+1})^2 + (1-x_i)^2 \}$$

作表

左寄せ 右寄せ 中央
ここに 何かを 書く
文字位置が 自動的に 定まる

引用

>記号の右に半角スペースで引用

これが引用

入れ子にもできる。

リンク

リンクはこのように[リンク文字列]の右に(URL)を記述するとリンクに変換される。

例: パイソン本家](http://ipython.org/)

水平線


インデント

import numpy as np # 行頭にスペース4 つ入れるとインデントされる
# 文章中のコードなどに使える.

画像

![画像の説明(非表示)]の右側に(画像URL)

ロゴ画像

Jupyter Lab 入門

Jupyter LabはJupyterとほぼ同じだが、複数ノートが扱えたりしてとても便利。できたらこちらを使おう。

ファイル操作

  • Lancherから作成

  • 左上にあるメニューから, File => New => Notebook (Console, Terminal, Text) を選択すると新しいノートブック(コンソール,ターミナル,テキスト)を作成

  • 保存は上部メニューアイコンのディスクを押す.

  • セルの移動は、セルの左側の押してからマウスドラッグ

  • 複数ファイルを開いて、マウスで移動させて並べることもできる。

  • 左側のタブメニューは、クリックで折りたためる。 上部からファイル一覧、カーネル一覧などなど