NumPy攻略： Python科学计算与数据分析

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IPython是一个免费、开源的项目，支持Linux、Unix、Mac OS X和Windows平台，其官方网址是http://ipython.org/。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Python shell
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2.5、2.6、2.7、3.1和3.2。

IPython的较新版本已不支持Python 2.5。——译者注

不需要本地安装，你可以在云端尝试使用IPython，网址为http://www.pythonanywhere.com/try-ipython/。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，对我来讲不是什么问题，我本人对Emacs之类的其他编辑器并不感兴趣。

IPython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、Mac OS X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Python 2和Python 3的二进制Windows安装文件。具体安装过程请参阅http://ipython.org/ipython-doc/s ... nstall.html#windows。

从https://pypi.python.org/pypi/setuptools#files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：

1. cd C:\Python27\scripts
   
2. python .\easy_install-27-script.py pip

复制代码

在Mac OS X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OSX DVD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IPython

Linux的发行版本众多，恕不能一一列举。

Debian版本的安装命令如下：

1. su – aptitude install ipython python-setuptools

复制代码

Fedora版本的安装命令如下：

1. su – yum install ipython python-setuptools-devel

复制代码

Gentoo版本的安装命令如下：

1. su – emerge ipython

复制代码

Ubuntu版本的安装命令如下：

1. sudo apt-get install ipython python-setuptools

复制代码

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：

1. easy_install ipython pyzmq tornado readline

复制代码

或者你可以先用easy_install安装pip，在终端界面中键入以下命令：

1. easy_install pip

复制代码

之后使用pip安装IPython，命令如下：

1. sudo pip install ipython pyzmq tornado readline

复制代码

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https://github.com/ipython/ipython/downloads下载最新的压缩包。

2.对下载的文件解压缩，获得源文件：

1. tar xzf ipython-<version>.tar.gz  

复制代码

3.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：

1. $ git clone https://github.com/ipython/ipython.git  

复制代码

4.进入ipython目录：

1. cd ipython

复制代码

5.运行安装脚本。你可能需要使用sudo运行此脚本，命令如下：

1. sudo setup.py install

复制代码

1.2.2 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。

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：

1. $ ipython -pylab
   
2. Type "copyright", "credits" or "license" for more information.
   
3. 
   
4. IPython 0.12 -- An enhanced Interactive Python.
   
5. ?         -> Introduction and overview of IPython's features.
   
6. %quickref -> Quick reference.
   
7. help      -> Python's own help system.
   
8. object?   -> Details about 'object', use 'object??' for extra details.
   
9. 
   
10. Welcome to pylab, a matplotlib-based Python environment [backend: MacOSX].
    
11. For more information, type 'help(pylab)'.
    
12. In [1]: quit()
    
13. quit() or Ctrl + D quits the IPython shell.

复制代码

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. [code]In [1]: %logstart
   
2. Activating auto-logging. Current session state plus future input saved.
   
3. Filename       : ipython_log.py
   
4. Mode           : rotate
   
5. Output logging : False
   
6. Raw input log  : False
   
7. Timestamping   : False
   
8. State          : active

复制代码

[/code]

关闭日志记录的命令如下：

1. In [9]: %logoff
   
2. Switching logging OFF

复制代码

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：

1. In [1]: !date

复制代码

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：

1. In [2]: thedate = !date
   
2. In [3]: thedate

复制代码

显示历史记录

使用%hist命令，可以显示命令的历史记录，例如：

1. In [1]: a = 2 + 2
   
2. 
   
3. In [2]: a
   
4. Out[2]: 4
   
5. 
   
6. In [3]: %hist
   
7. a = 2 + 2
   
8. a
   
9. %hist

复制代码

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：

1. In [5]: %hist -g a = 2
   
2.     1: a = 2 + 2

复制代码

下载范例代码

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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%。




内容摘自《NumPy攻略： Python科学计算与数据分析》

本书带领读者了解熟悉当下最流行的科学计算库NumPy的方方面面。书中不仅介绍了NumPy的安装、使用和各种相关概念，还介绍了如何利用这一最新的开源软件库，以尽可能接近传统数学语言的方式，编写可读性好、实现效率高和运行速度快的代码。最后还探究了几个和NumPy相关的科学计算项目。此外，本书将为你掌握NumPy数组和通用函数打下坚实的基础，也会通过实例教你用Matplotlib绘图，并了解和SciPy相关的项目。