如何使用虚拟环境和Jupyter Notebook

hercules028 2021-12-09

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标签：Python,Jupter Notebook

本文讲解如何使用Python虚拟环境（venv）和Jupyter Notebook，介绍它们是什么、为什么、何时以及如何使用它们。

Python虚拟环境

大多数情况下使用Python时，需要使用一些第三方库，例如pandas、plotly、xlwings等，这些库不是标准Python安装附带的。

根据所开发或处理的项目，有时需要一个特定版本的库，但在任何给定时间只能保留一个版本的库。例如，如果项目A需要pandas版本1.0.1，而项目B需要pandas版本1.2.0，则无法在计算机上同时安装这两个版本。

Python虚拟环境（venv）通过创建Python和所有库的自包含副本来解决这个问题。当我们创建多个虚拟环境时，每个实例都是自隔离的，不会干扰其他环境，因此我们可以在计算机上同时拥有不同版本的库。

创建一个Python虚拟环境（venv）

我们将使用一个名为venv的Python模块，它是Python标准库的一部分，是Python安装附带的。与其他库不同，我们不在Python解释器中导入venv。相反，我们在命令提示符/Powershell/Terminal中使用它。

在创建虚拟环境之前，我们需要首先决定将其放置在何处，因此,首先导航到所需的文件夹位置,将在venv_tut文件夹中创建一个新的虚拟环境：

cd venv_tut

python -m venv tut_venv

一旦它被创建，我们就会看到一个名为“tut_venv”的文件夹出现在当前目录中。使用cd命令进入子文件夹:

cd tut_venv/Scripts #对于 Windows

cd tut_venv/bin #对于 Unix 或 Macos

在Scripts（或bin）文件夹中，应该看到一个名为“activate”的文件。只需在命令提示符下键入activate即可激活虚拟环境。要确认虚拟环境已激活，在命令提示窗口中，我们应该看到（tut_venv）出现在当前输入行的前面。

图1

测试这个虚拟环境

在这个虚拟环境中安装pandas并测试它是否工作。将以下行保存到Python文件中：

import pandas as pd

print(pd.__version__)

注意：如果我们试图在IDLE中运行此代码，它可能无法工作，因为当前IDLE不在我们刚刚安装pandas的虚拟环境中。根据你的机器，当前的“环境”可能没有pandas。要使用正确的venv运行代码，我们需要从激活venv的控制台执行代码。为此，只需键入：

python3 venv_eg.py

这一次，代码将在正确的虚拟环境中运行。现在，如果我们需要安装另一个版本的pandas，只需要创建一个新的虚拟环境并在那里安装它。

什么时候使用虚拟环境

当需要在库的不同版本之间不断切换时，虚拟环境特别有用。另一个例子是，当应用程序需要多个库时，在一个环境中安装太多库可能会导致库之间的潜在冲突。

尽管有些人认为为所处理的每个Python项目创建一个新的虚拟环境是一个很好的实践（因为这样每个项目的库都与系统和彼此隔离）。然而作者认为，除非是大型项目，否则不需要单独的虚拟环境。例如，我从事的大多数项目都需要pandas，因此，我只需要在系统范围内安装pandas，而无需在每次启动新项目时创建虚拟环境。

Jupyter Notebook

Jupyter Notebook是一个基于web的IDE（交互式开发环境），用于多种编程语言，包括Python。事实上，Jupyter支持的三种核心语言是Julia、Python和R。顾名思义，它是一个“笔记本”。这意味着它可以包含计算机代码和人类可读的内容，如文本、图片等，就像一个物理笔记本一样。

Jupyter Notebook在网络浏览器中运行，而且也是交互式的，其交互性比普通的Python IDLE要好得多。

安装Jupyter Notebook

如果计算机上已经安装了Python，就可以使用pip安装Jupyter Notebook：

pip install jupyter

安装完成后，在控制台中键入jupyter notebook将其打开。将看到它在控制台中执行，并自动打开计算机的浏览器。注意，不要关闭控制台！控制台是后端引擎，浏览器只是一个界面。如果关闭控制台，Jupyter Notebook将关闭。

为Jupyter Notebook创建虚拟环境

为Jupyter Notebook使用虚拟环境与电脑上使用虚拟环境略有不同。在Jupyter Notebook中，有一个叫做IPython内核的东西，它本质上是在后端执行Python代码的计算引擎。一旦我们创建了一个虚拟环境，就可以将它与内核链接起来，这样就不必每次需要时都手动激活venv。

为了向内核注册venv，需要pip安装另一个Python模块ipykernel：

pip install ipykernel

安装完成后，在控制台中键入以下内容：

python -m ipykernel install--name=tut-venv

我们将看到类似以下消息：