Python解释器和IPython

Love The Way You Lie 2023-01-05 12:09 128阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  简介
 *  Python解释器
 *  IPython
 *   *  魔法函数
     *  运行和编辑
     *  Debug
     *  History
     *  运行系统命令

# 简介 #

今天给大家介绍一下Python的一个功能非常强大的解释器IPython。虽然Python本身自带解释器，但是相对而言IPython的功能更加的强大。

# Python解释器 #

Python是自带解释器的，我们在命令行输入python即可进入python的解释器环境：

$> python
    Python 2.7.15 (default, Oct  2 2018, 11:47:18)
    [GCC 4.2.1 Compatible Apple LLVM 10.0.0 (clang-1000.11.45.2)] on darwin
    Type "help", "copyright", "credits" or "license" for more information.
    >>> site = "www.flydean.com"
    >>> site
    'www.flydean.com'
    >>>

python解释器的提示符是`>>>`。

python提供了一个非常有用的命令help，我们可以使用help来查看要使用的命令。

>>> help
    Type help() for interactive help, or help(object) for help about object.

在Python3中，还提供了tab的补全功能：

>>> site
    'www.flydean.com'
    >>> site.
    site.capitalize(    site.expandtabs(    site.isalpha(       site.isprintable(   site.lower(         site.rindex(        site.splitlines(    site.upper(
    site.casefold(      site.find(          site.isdecimal(     site.isspace(       site.lstrip(        site.rjust(         site.startswith(    site.zfill(
    site.center(        site.format(        site.isdigit(       site.istitle(       site.maketrans(     site.rpartition(    site.strip(
    site.count(         site.format_map(    site.isidentifier(  site.isupper(       site.partition(     site.rsplit(        site.swapcase(
    site.encode(        site.index(         site.islower(       site.join(          site.replace(       site.rstrip(        site.title(
    site.endswith(      site.isalnum(       site.isnumeric(     site.ljust(         site.rfind(         site.split(         site.translate(

使用起来非常的方便。

和Python自带的解释器之外，还有一个更加强大的解释器叫做IPython。我们一起来看看。

# IPython #

IPython是一个非常强大的解释器，通常它是和jupyter notebook一起使用的。在IPython3.X中，IPython和Jupyter是作为一个整体一起发布的。但是在IPython4.X之后，Jupyter已经作为一个单独的项目，从IPython中分离出来了。

使用IPython很简单，输入IPython命令即可：

$> ipython
    Python 3.6.4 |Anaconda, Inc.| (default, Jan 16 2018, 12:04:33)
    Type 'copyright', 'credits' or 'license' for more information
    IPython 6.2.1 -- An enhanced Interactive Python. Type '?' for help.
    
    In [1]: site= "www.flydean.com"
    
    In [2]: site
    Out[2]: 'www.flydean.com'

IPython的提示符是`In [1]:`

基本上Python自带的命令在IPython中都是可以使用的。

IPython提供了4个非常有用的命令：

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>command</th> 
   <th>description</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>?</td> 
   <td>Introduction and overview of IPython’s features.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>%quickref</td> 
   <td>Quick reference.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>help</td> 
   <td>Python’s own help system.</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>object?</td> 
   <td>Details about ‘object’, use ‘object??’ for extra details.</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 魔法函数 ##

IPython中有两种魔法函数，一种是**Line magics**，一种是**Cell magics**。

**Line magics** 接收本行的输入作为函数的输入，是以`%`开头的。而**Cell magics**可以接收多行的数据，直到你输入空白回车为止。是以`%%`开头的。

比如我们想要看一个timeit的魔法函数的用法，可以使用`Object?`来表示：

$> In [4]: %timeit?
    Docstring:
    Time execution of a Python statement or expression
    
    Usage, in line mode:
      %timeit [-n<N> -r<R> [-t|-c] -q -p<P> -o] statement
    or in cell mode:
      %%timeit [-n<N> -r<R> [-t|-c] -q -p<P> -o] setup_code
      code
      code...

timeit用来统计程序的执行时间，我们分别看下Line magics和Cell magics的使用：

In [4]: %timeit?
    
    In [5]: %timeit range(1000)
    199 ns ± 3.8 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)
    
    In [6]: %%timeit range(1000)
       ...: range(1000)
       ...:
    208 ns ± 12.1 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 1000000 loops each)

> 事实上，如果只是LIne magics的话，我们可以省略前面的%，但是对于Cell magics来说，是不能省略的。

In [7]: timeit range(1000)
    
    200 ns ± 4.03 ns per loop (mean ± std. dev. of 7 runs, 10000000 loops each)

常见的魔法函数有下面几种：

*  代码相关的: [`%run`][run], [`%edit`][edit], [`%save`][save], [`%macro`][macro], [`%recall`][recall], etc.
 *  shell环境相关的: [`%colors`][colors], [`%xmode`][xmode], [`%automagic`][automagic], etc.
 *  其他的函数: [`%reset`][reset], [`%timeit`][timeit], [`%%writefile`][writefile], [`%load`][load], or `%paste`.

## 运行和编辑 ##

使用[`%run`][run] 可以方便的运行外部的python脚本。

In [8]: run?
    Docstring:
    Run the named file inside IPython as a program.
    
    Usage::
    
      %run [-n -i -e -G]
           [( -t [-N<N>] | -d [-b<N>] | -p [profile options] )]
           ( -m mod | file ) [args]

run有几个非常有用的参数，比如-t 可以用来统计程序的时间。-d可以进行调试环境，-p可以进行profiler分析。

使用[`%edit`][edit] 可以编辑多行代码，在退出之后，IPython将会执行他们。

如果不想立即执行的话，可以加上-x参数。

## Debug ##

可以使用[`%debug`][debug] 或者 [`%pdb`][pdb] 来进入IPython的调试环境：

In [11]: debug
    > /Users/flydean/.pyenv/versions/anaconda3-5.1.0/lib/python3.6/site-packages/IPython/core/compilerop.py(99)ast_parse()
         97         Arguments are exactly the same as ast.parse (in the standard library),
         98         and are passed to the built-in compile function."""
    ---> 99         return compile(source, filename, symbol, self.flags | PyCF_ONLY_AST, 1)
        100
        101     def reset_compiler_flags(self):
    
    ipdb>

In [12]: pdb
    Automatic pdb calling has been turned ON
    
    In [13]: pdb
    Automatic pdb calling has been turned OFF

或者可以使用 `%run -d theprogram.py` 来调试一个外部程序。

## History ##

IPython可以存储你的输入数据和程序的输出数据，IPython的一个非常重要的功能就是可以获取到历史的数据。

在交互环境中，一个简单的遍历历史输入命令的方式就是使用up- 和 down- 箭头。

更强大的是，IPython将所有的输入和输出都保存在In 和 Out这两个变量中，比如In\[4\]。

In [1]: site = "www.flydean.com"
    
    In [2]: site
    Out[2]: 'www.flydean.com'
    
    In [3]: In
    Out[3]: ['', 'site = "www.flydean.com"', 'site', 'In']

可以使用 \_ih\[n\]来访问特定的input：

In [4]: _ih[2]
    Out[4]: 'site'

\_i, \_ii, \_iii 可以分别表示前一个，前前一个和前前前一个输入。

除此之外，全局变量 \_i 也可以用来访问输入，也就是说：

_i<n> == _ih[<n>] == In[<n>]
    _i14 == _ih[14] == In[14]

同样的，对于输出来说也存在着三种访问方式：

_<n> == _oh[<n>] == Out[<n>]
    _12 == Out[12] == _oh[12]

最后的三个输出也可以通过 `_`, `__` 和 `___`来获取。

还可以使用%history来列出之前的历史数据进行选择。

history可以和 %edit`,`%rerun`,`%recall`,`%macro`,`%save`和`%pastebin 配和使用：

通过传入数字，可以选择历史的输入行号。

%pastebin 3 18-20

上面的例子会选择第3行和第18-20行输入。

## 运行系统命令 ##

使用!可以直接运行系统命令：

In [27]: !pwd
    /Users/flydean/Downloads

还可以用变量接收运行的结果，比如 ： files = !ls

> 本文作者：flydean程序那些事
> 
> 本文链接：[http://www.flydean.com/python-ipython/][http_www.flydean.com_python-ipython]
> 
> 本文来源：flydean的博客
> 
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[run]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-run
[edit]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-edit
[save]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-save
[macro]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-macro
[recall]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-recall
[colors]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-colors
[xmode]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-xmode
[automagic]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-automagic
[reset]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-reset
[timeit]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-timeit
[writefile]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#cellmagic-writefile
[load]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-load
[debug]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-debug
[pdb]: https://ipython.readthedocs.io/en/stable/interactive/magics.html#magic-pdb
[http_www.flydean.com_python-ipython]: http://www.flydean.com/python-ipython/