ipython的使用技巧整理

IPython 是一个强大的交互式 Python 环境，提供了许多高级功能和快捷键，以下是非常详细的 IPython 使用技巧整理，覆盖了每个知识点（但本文是基于有一定基础的同学看的）：

IPython的使用基础：

一、安装与基本操作

安装Anaconda
- 建议直接下载安装Anaconda，其中包含丰富的库，以及我们需要使用的IPython。所有的操作都一步到位，具体从Pycharm调用Anaconda可参考百度。
新建工程文件
- 选择Jupyter Notebook，即IPython Notebook file，文件的后缀为.ipynb。
编辑代码
- 在每个模块化的Cell中编写代码，单步调试，反复论证。
- 最终调试通过后，点击重置符号Restart kernel，按顺序最后过一遍程序，达到重新编号同时检验代码先后顺序的作用。
- 最后将所有代码汇总在一个.py文件中，作为最终的成果。
- 当程序全部调通后，将其放入checkpoint文件夹中作为最终的notebook文件，以供分享和展示。

二、快捷键与常用命令

Tab键
- 用于当前工作目录存在的文件和目录补全。
符号?和??
- ?：只能放在名字最后，查看详细信息。
- ??：可以查看源代码（如果有）。
通配符*
- 可以放在名字中间，结合?一起，补全功能比tab键还强大。
快捷键（MacOS）
- Ctrl+C：任何时候停止ipython运行；清除当前命令行所有输入。
- bookmark：永久设置某些目录为某个名字，cd名字，直接跳转，非常好用。
- ls, cd, pwd：列出当前目录文件，切换目录，显示当前目录（由于编码问题对中文不友好，有中文时用!cd代替）。
- hist和dhist：hist显示历史命令，很多可选参数，可用于制作命令说明；dhist显示历史目录，用cd-n可以直接跳转。
- run：在ipython环境运行.py脚本，运行完后变量和函数都在当前环境，可直接使用。
- log系列：将ipython交互过程记录下来，logstart开始记录、logstop停止、logoff暂停, logon继续，这个系列用于制作可以下次可以执行.py。
- time和timeit：测试单行命令执行时间，timeit执行次数更多，给出结果更精确。
- prun：测试函数调用的执行时间，按照函数汇总。
- lprun：测试函数内单行执行时间，ipython下运行!ipythonprofilecreate创建默认配置文件，看好创建的目录，在ipython_config.py 内加一行c.TerminalIPythonApp.extensions=['line_profiler'] ，之后用!pip install line_profiler安装这个包，重启ipython就可以应用这个magic命令了。

三、在Pycharm中使用IPython

安装IPython
- 安装IPython后，查看Pycharm设置，确保Console的通用设置Use IPython if available选项打勾。
打开Python Console窗口
- Tools- Python Console，屏幕下方就可见IPython的交互式界面。
运行.ipynb文件
- 选中代码行，Alt+Shift+E。
- 或选中，鼠标右键-Execute Line in Console。

四、其他技巧

表示在选定In[]下增加一行输入
- (Ctrl+X)表示剪切（而ipython没有删除，所以这个很常用）。
- (Ctrl+C)复制之后的运行In[index]会增加。
- (Ctrl+V)粘贴在所选代码的下一行。
- 表示将输入序号重置，这样就相当于一个Notebook文件中有两个分别独立的文件，之前的变量定义，库的导入，对重置后的代码无效，所以强烈建议不要用，但对于另起炉灶的还是可以考虑，这样就和之前的变量没有关系了。
- 同时右键Split Cell很有用，可以拆分Cell，对应的合并也是一样。
关于文本标题的编辑以及markdown
- 主要用于说明注释，这里就不详细说明了。

五、通过浏览器打开IPython Notebook

设置IPython Notebook的默认URL
- 可以通过浏览器来打开这个链接，在设置对话框中的IPython Notebook中指定了其默认的URL。

IPython的使用技巧整理详细说明：

一、基础使用

启动 IPython
- 在命令行输入 ipython 或 ipython3 启动。
- 可以添加参数，如 --profile=default 选择特定的配置文件。
退出 IPython
- 使用 quit() 或 Ctrl+D。

二、内省和查询

?：在命令行输入 ? 可以显示 IPython 的简介。
object?：在变量后加上 ? 可以显示变量的详细信息，包括类型、值、文档字符串等。
object??：在变量后加上 ?? 可以显示对象的源代码（如果可用）。

三、历史命令和自动补全

历史命令
- 使用上下箭头键浏览历史命令。
- %history 或 hist 查看历史命令列表。
- %history -n <number> 执行历史命令列表中的特定命令。
- %history -g <pattern> 搜索历史命令中匹配模式的命令。
自动补全
- 在输入函数、变量或模块名时，按 Tab 键自动补全。
- 如果有多个补全选项，连续按两次 Tab 键列出所有选项。
- 可以使用 %config IPCompleter.greedy=True 启用贪婪自动补全，即尽可能多地补全。

四、魔法命令

行魔法
- 以 % 开头，只对当前行有效。
- 常用的行魔法包括：
  - %run script.py：运行外部 Python 脚本。
  - %timeit：测量代码执行时间。
  - %matplotlib inline：在笔记本中直接显示 matplotlib 图形。
  - %load_ext extension_name：加载扩展模块。
  - %alias alias_name command：创建别名。
单元格魔法
- 以 %% 开头，对整个单元格有效。
- 常用的单元格魔法包括：
  - %%timeit：测量整个单元格的执行时间。
  - %%writefile <filename>：将单元格中的内容写入文件。
  - %%bash：在单元格中执行 Bash 命令。

五、快捷键

光标移动
- Ctrl+a：移到行首。
- Ctrl+e：移到行尾。
- Ctrl+b 或左箭头：光标左移。
- Ctrl+f 或右箭头：光标右移。
- Ctrl+p 或上箭头：上一条历史命令。
- Ctrl+n 或下箭头：下一条历史命令。
字符操作
- Ctrl+d：删除字符。
- Ctrl+Backspace：删除前一个单词。
- Ctrl+k：剪切当前行。
- Ctrl+y：粘贴。
命令编辑
- Ctrl+a：全选。
- Ctrl+c：复制。
- Ctrl+v：粘贴。
- Ctrl+x：剪切。
- Ctrl+z：撤销。
- Ctrl+Shift+z：重做。
其他快捷键
- Ctrl+l：清屏。
- Ctrl+r：反向搜索历史命令。
- Ctrl+s：保存当前工作区。
- Ctrl+Enter：运行当前单元格。
- Shift+Enter：运行当前单元格并跳到下一个单元格。

六、与操作系统交互

使用 ! 前缀执行系统命令，如 !ls 列出当前目录文件。
可以将系统命令的输出赋值给变量，如 output =!ls。
使用 %cd 魔法命令切换当前工作目录。

七、数据分析和可视化

结合 pandas、numpy、matplotlib 等库进行数据分析和可视化。
可以使用 %matplotlib notebook 或 %matplotlib inline 进行交互式绘图。
使用 %pylab 魔法命令导入常用的科学计算库。

八、代码调试

使用 %pdb 魔法命令在代码执行出错时自动启动调试器。
使用 %debug 魔法命令进入调试器。
在调试器中，可以使用 p 命令打印变量的值，n 命令执行下一行代码，c 命令继续执行直到下一个断点。

九、自定义配置

通过配置文件（如 ipython_config.py）自定义 IPython 的行为。
可以设置快捷键、魔法命令、启动选项等。
使用 %config 魔法命令查看和修改当前配置。

十、扩展模块

使用 %load_ext 加载扩展模块，如 %load_ext autoreload。
扩展模块可以提供额外的功能和魔法命令。

十一、交互式绘图

使用 %matplotlib notebook 或 %matplotlib inline 进行交互式绘图。
可以使用 plt.plot()、plt.scatter() 等函数绘制图形。
使用 plt.show() 显示图形。

十二、并行计算

使用 %parallel 魔法命令进行并行计算。
可以使用 @parallel 装饰器将函数并行化。