Jupiter. Основы
Хотя веб-разработчики создают свои веб-сайты с помощью таких инструментов, как Node.js, ASP.NET или Java, и запускают свой код локально с помощью инструментария в редакторах кода, таких как Visual Studio Code, разработчики Python имеют в своем распоряжении некоторые другие средства.
Одно из этих полезных средств называется записной книжкой. Записная книжка — это интерактивная среда, которую разработчик может использовать для выполнения блоков кода и добавления областей для документации, поясняющей сам код. Хотя разработчики Python также могут использовать файлы .py для непосредственного запуска программ Python, они также могут использовать записные книжки для выполнения и документирования своего кода, попутно объясняя его логику.
Сценарий: участник команды МКС
Предположим, что вы участник команды космического корабля. Ваша задача заключается в том, чтобы доставить некоторое важное оборудование на Международную космическую станцию (МКС). Если вы не знакомы с некоторыми из множества кнопок на консоли космического корабля, лучше не учиться методом проб и ошибок во время полета! Вместо этого вы можете обратиться к документации по эксплуатации корабля, чтобы узнать, какие кнопки нажимать для выполнения различных задач. Но что делать, если руководство неполное?
Ваша задача — улучшить журнал, создавая интерактивные объяснения систем управления кораблем. Благодаря записной книжке вам будет проще объяснить использование различных частей консоли.
Чему вы научитесь?
К концу этого модуля вы сможете: Использовать записные книжки, как инструмент для создания более интерактивного процесса обучения, а также: создать файл записной книжки Jupyter локально; выполнить записную книжку Jupyter с помощью Python в Visual Studio Code; описать некоторые способы создания записной книжки.
Чтобы приступить к созданию записной книжки, необходимо:
Установить/обновить Python 3
Установить Visual Studio Code и отключите телеметрию ()
Установить в Visual Studio Code расширение Jupyter для выполнения записных книжек Jupyter в Visual Studio Code .
Записная книжка — это интерактивная среда, где можно писать и документировать код. В записных книжках также могут отображаться математические вычисления и схемы. Файл записной книжки имеет суффикс .ipynb.
На локальном компьютере создайте файл с именем ship-manual.ipynb. Файл можно создать с помощью терминала или командной строки. Для этого введите touch ship-manual.ipynb. Вы также можете создать файл с помощью палитры команд в Visual Studio Code. Для этого введите Jupyter > Create New Blank Notebook. Откройте этот файл в Visual Studio Code. Расширение Jupyter должно отобразить пустой файл с возможностью добавления кода и блоков Markdown.
В верхней части записной книжки доступны два варианта создания двух различных типов блоков содержимого в записной книжке: Markdown и готовый к выполнению код. Ваша первая задача — создать заголовок документа. В верхней части интерфейса записной книжки в Visual Studio Code нажмите кнопку плюс (+) рядом с Markdown. Появится поле. Добавьте в него следующий текст Markdown:
Теперь записную книжку нужно выполнить. Выберите ядро нажав “Выбрать ядро” в раскрывающемся списке в правом верхнем углу и выберите ядро Python 3. Чтобы увидеть, как отображается этот файл Markdown, выберите Выполнить все в верхней части записной книжки или щелкните маленькую стрелку слева от поля Markdown.
Теперь можно добавить в записную книжку код. Давайте добавим способ отображения мини-приложения для запуска двигателя корабля.
Сначала необходимо установить библиотеку с именем ipywidgets. Установите библиотеку, добавив новый блок кода в блок заголовка записной книжки. Используйте диспетчер пакетов Python pip для установки библиотеки.
Добавьте следующую строку в новый блок кода: pip install ipywidgets.
import ipywidgets as widgets
ignition = widgets.ToggleButton(
value=False,
description='Start Engine',
button_style='success',
tooltip='Engage your Engine',
icon='rocket'
)
output = widgets.Output()
display(ignition, output)
def on_value_change(change):
with output:
if change['new'] == True:
print("engine started!")
else:
print("engine stopped")
ignition.observe(on_value_change, names='value')
В чем причина? Библиотека ipywidget используется для создания кнопки и прослушивания изменения ее значения с печатью наблюдаемого сообщения. Теперь ваше руководство выглядит лучше, и вы можете запустить двигатель вашего корабля, если он заглохнет!
Вы создали базовую записную книжку с блоками Markdown и мини-приложением для корабля. Но с записными книжками можно сделать гораздо больше!
В руководстве по эксплуатации корабля можно создать график ежедневной статистики вашего корабля. В записной книжке можно создавать всевозможные интересные диаграммы, что также будет полезным для специалистов по данным и инженеров по машинному обучению (не только космонавтов). Создайте диаграмму, чтобы показать уровень кислорода на вашем корабле, используя Matplotlib — популярную библиотеку для создания диаграмм и графиков на Python.
Постройте столбчатую диаграмму с некоторыми фиктивными данными, чтобы показать, как вы можете визуализировать уровни кислорода на своем корабле. Для этого потребуется несколько дополнительных библиотек.
- Создайте блок Markdown, чтобы отметить то, что вы будете отображать.
## Уровень кислорода
Отобразите десять минут уровня кислорода на вашем корабле.
- Создайте новый блок кода и импортируйте две библиотеки: numpy и matplotlib. Используйте их для создания линейчатой диаграммы.
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
data = np.random.default_rng(12345)
oxy_nums = data.integers(low=0, high=10, size=10)
plt.bar(range(len(oxy_nums)), oxy_nums)
plt.show()
Возможно, потребуется установить numpy, matplotlib или другие библиотеки. Чтобы установить numpy, используйте активированную виртуальную среду, введитеpip install numpyв блок кода и выполните его. Выполните эту базовую процедуру для всех остальных библиотек, которые необходимо установить.
Линейчатая диаграмма будет выглядеть следующим образом (данные являются имитацией реальных данных с использованием numpy для создания массива из 100 целых чисел от 1 до 10).
Теперь вам нужно отобразить время, которое требуется вашему кораблю, чтобы набрать хорошую скорость. Сделайте нужные заметки и создайте уравнение, чтобы ввести начальное и конечное значения скорости корабля, а также ускорение в метрах в секунду.
- Создайте блок Markdown для объяснения уравнения.
## Скорость корабля
Покажите секунды, необходимые для достижения скорости от 0 до 60 метров в секунду, учитывая ускорение корабля в метрах в секунду.
- Добавьте блок кода для уравнения.
endVelocity = 60
startVelocity = 0
acceleration = 9.8
time = (endVelocity - startVelocity) / acceleration
print("Время достижения желаемой скорости = ", time)
Поздравляем! Вы успешно создали руководство по эксплуатации, в котором представлена полезная информация о вашем космическом корабле. Так как все содержится в записной книжке Jupyter, вам будет не сложно работать с содержимым, ведь оно хорошо задокументировано и отображается. Здесь описан даже включает в себя переключатель зажигания! Записные книжки Jupyter — удобный способ отображения всех видов данных и даже небольших пользовательских интерфейсов.
Подробнее о записной книжки Jupyter здесь