Jupyter Notebook 數據分析入門與實戰

池內孝啟

曾擔任數家IT創業公司，以及株式會社ALBERT的執行董事，
在2015年創立株式會社eurie（現改名為株式會社slideship），
是該公司的Founder＆CEO。 2017年開發了用於在線製作和演示幻燈片的網站slideship.com。
同時也是Python和數據分析者社區PyData.Tokyo的發起人之一。
著有《精選python庫技巧大全》（2015年 技術評論社出版），
《Python程序員手冊》（2015年 技術評論社出版）等。

片柳薫子

在農研機構農業環境變動研究中心從事研究工作，也是PyLadies Tokyo的運營工作人員。
從2014年開始使用Python進行數據分析。

岩尾遙

曾擔任多家公司的軟件設計師、架構師等，現在就職於谷歌，負責Google Cloud Platform的開發。
積極參與各種相關活動以使更多的人能夠使用Python雲環境。

都利來

使用Python進行金融數據分析，Python×金融社區 fin-py的主要創始人。

第 1章導入Jupyter Notebook
1-1　Project Jupyter 的起源　2
1-2　利用Anaconda 構建環境　3
在Windows上安裝Anaconda　3
在macOS　上安裝Anaconda　10
1-3　conda 命令的使用方法　14
使用conda命令進行包管理　15
刪除和更新軟件包　15
Anaconda虛擬環境　16
激活虛擬環境　16
關閉conda環境　17
1-4　設置環境支持中文　18
繪制圖形時的亂碼問題　18
安裝中文字體　19
使用中文字體　20
通過配置文件設置中文字體　24

第　2章Jupyter Notebook 的基礎操作
2-1　在Jupyter Notebook 上運行代碼　28
新建Notebook　28
運行代碼　30
變量和函數的定義及用法　31
使用Python的標準庫　32
使用代碼補全功能　34
2-2　Jupyter Notebook 的界面　34
File菜單　34
Edit　菜單　35
View　菜單　36
Insert　菜單　38
Cell菜單　38
Kernel菜單　39
Widgets菜單　40
Help菜單　40
工具欄　40
2-3　Jupyter Notebook 的快捷鍵　42
編輯模式與命令模式　42
顯示快捷鍵一覽　42
常用的快捷鍵　43
2-4　Jupyter Notebook 的保存和復用　44
Notebook文件（.ipynb文件）的內部結構　44
保存文件　45
Auto　Save 功能　46
Checkpoint　46
讀取文件並復用　47
2-5　使用Markdown 和公式　47
什麽是Markdown　47
使用Markdown　47
使用Markdown　為Notebook的內容寫註釋　49
使用公式　50
上傳圖片　51
2-6　使用魔法命令　52
Shell腳本（命令行）的使用方法　52
魔法命令的基本用法　52
常用的魔法命令　53
%history　55
%ls　55
%autosave　56
%matplotlib　56
2-7　共享Jupyter Notebook 的方法　58
在GitHub上公開Notebook　58
nbviewer　59

第3章使用pandas進行數據分析63
3-1　pandas 的特點　64
3-2　樣本數據的說明　64
anime.csv文件　65
anime_master.csv文件　66
anime_split_genre.csv文件　67
anime_genre_top10.csv文件　67
anime_genre_top10_pivoted.csv文件　68
anime_stock_price.csv文件　68
anime_stock_returns.csv文件　69
4816.csv文件、3791.csv文件、n225.csv文件　69
3-3　Series　70
新建Series　71
使用標簽選擇數據　71
通過指定位置選擇數據　72
使用布爾值選擇數據　73
3-4　DataFrame　74
新建DataFrame　75
使用標簽選擇數據　75
使用iloc選擇數據　76
通過指定列名選擇數據　77
使用布爾值選擇數據　77
3-5　讀取各種格式的數據　78
讀取CSV　文件　78
讀取Excel　文件　81
使用SQL　讀取　82
讀取HTML　文件　82
3-6　數據處理　83
用布爾值篩選數據　84
使用where方法篩選數據　84
修改數據　85
去掉缺失值　85
數據類型　87
排序　90
應用函數到每個元素　90
3-7　統計計算　93
快速統計匯總　94
3-8　交叉統計　96
使用groupby()統計　96
使用pivot_table()統計　98
交叉統計　98
3-9　時間序列數據的處理　100
獲取股票價格　100
使用時間序列數據的函數　101
DatetimeIndex　103
篩選時間序列數據　105
採樣　107
3-10　數據可視化　108
在Notebook中顯示圖表　108
使用Series　繪圖　109
使用DataFrame繪圖　110
創建折線圖　111
創建散點圖　112
創建柱形圖　113
創建直方圖　115
創建箱形圖　115
創建餅圖　116

第4章使用Matplotlib繪圖
4-1　Matplotlib 是什麽　118
4-2　繪圖基礎　119
繪制圖表準備工作　119
Figure和Subplot　120
使用add_subplot()添加Subplot　121
使用subplots()來配置Subplot　123
應用樣式表　124
4-3　折線圖　125
創建折線圖　126
活用折線圖　127
繪制雙軸圖表　129
4-4　散點圖　131
創建散點圖　131
活用散點圖　132
創建組散點圖　135
4-5　柱形圖　136
創建柱形圖　137
活用柱形圖　138
創建分組柱形圖　140
活用分組柱形圖　142
創建堆積柱形圖　144
活用堆積柱形圖　146
4-6　直方圖　147
創建直方圖　147
活用直方圖　149
創建各式各樣的直方圖　152
4-7　箱形圖　159
創建箱形圖　159
活用箱形圖　161
批量設定箱形圖樣式　163
設置每個箱子的樣式　166
4-8　餅圖　168
繪制餅圖　169
餅圖的樣式　170
活用餅圖　172

第5章完全掌握Matplotlib
5-1　繪制各種圖形　176
繪制圓弧　176
繪制箭頭　177
繪制圓形　178
繪制正多邊形　179
繪制橢圓　180
繪制扇形　180
繪制矩形　181
繪制多邊形　182
5-2　設置圖形對象和子圖樣式　183
設置圖形對象的樣式　183
設置子圖樣式　184
設置子圖之間的邊距　184
5-3　設置顏色與顏色映射　187
設置顏色和透明度　187
指定顏色　188
使用顏色映射　189
5-4　設置線條樣式　191
設置線條顏色和粗細　192
設置線條頭部的形狀　193
設置線條連接點的形狀　193
設置線條的類型　194
設置虛線以及虛線頭的形狀　196
設置虛線的連接點形狀　196
5-5　設置字體和文本框樣式　197
繪制文本　198
設置字體樣式　199
設置文本框樣式　200
設置文本框的水平對齊方式　201
設置文本框的垂直對齊方式　202
設置文本框內文本的水平對齊方式　203
設置文本框內文本的行間距　204
旋轉文本框　204
5-6　設置圖形的軸和刻度　207
設置軸的範圍　207
統一軸設置　208
設置對數軸　209
設置多個軸　210
設置軸標簽　211
設置主刻度與主刻度線標簽　212
設置刻度樣式　213
設置刻度線　215
5-7　圖例與標題　216
設置圖例　216
設置圖例位置　217
設置子圖標題　219
設置圖形標題　220
設置圖例和標題樣式　221
5-8　繪圖樣式表　222
導出樣式列表　222
應用樣式　223
5-9　導出文件　223
導出文件　224
設置導出繪圖對象的樣式　225
導出時調整大小　226
5-10　show() 函數　228
show()　函數　228
確認plt.show()　的操作內容　229
使用Matplotlib繪制圖形的兩種風格　232

第6章使用Bokeh繪圖
6-1　Bokeh 是什麽　236
6-2　Bokeh 的特點　237
與Matplotlib的不同之處　237
3　種級別的接口　237
6-3　繪圖基礎　240
導入必須要用到的模塊　240
把圖形輸出到Notebook上　241
創建Chart　實例　241
調整圖形屬性　241
輸出圖形　242
輸出圖形至HTML　文件　242
6-4　折線圖　243
使用類列表類型數據　243
使用字典類型數據　244
使用DataFrame類型數據　245
中級別接口　246
6-5　散點圖　248
顏色區分　249
中級別接口　250
6-6　柱形圖　251
使用類列表類型數據　252
使用字典類型數據　252
使用DataFrame類型數據　252
聚合　254
分組　254
創建堆積柱形圖　255
中級別接口　256
6-7　直方圖　258
使用類列表類型數據　258
使用DataFrame類型數據　258
顏色區分　260
創建相對頻率直方圖　261
中級別接口　261
6-8　箱形圖　262
6-9　餅圖　263
使用類列表類型數據　264
使用字典類型數據　264
使用DataFrame類型數據　265
分組　265

第7章完全掌握Bokeh
7-1　繪制各種圖形　268
繪制文本　268
繪制基本圖形　269
繪制可變形狀的圖形　269
繪制直線　275
帶標簽數據（ColumnDataSource）　276
7-2　設置各種對象屬性　277
指定參數值　277
設置對象屬性　278
7-3　設置顏色　278
可配置的屬性　278
設置顏色　279
通過設置alpha屬性調整對象的透明度　281
不同位置設置不同顏色　281
Bokeh.palettes模塊　281
7-4　設置各種線條樣式　283
可配置的屬性　283
設置線條粗細　284
設置線條顏色　284
設置線條連接點　285
設置線條頭部　286
設置線條類型　287
7-5　設置文本　288
可配置的屬性　288
設置字體　289
設置字體大小　289
設置字體樣式　290
設置文本顏色　290
設置文本的水平對齊方式　291
設置文本的垂直對齊方式　292
7-6　設置圖屬性　292
設置圖的大小　292
設置圖的背景顏色　293
設置圖的邊距　293
設置圖的外邊框　294
設置圖的標題　295
7-7　設置圖形樣式　297
設置圖形樣式　297
在選中/　釋放圖形時設置樣式　298
7-8　設置軸屬性　299
指定起始位置和結束位置並設置軸範圍　299
用指定元素來設置軸範圍　300
設置時間序列軸　301
設置對數軸　302
設置多個軸　302
7-9　設置軸樣式　304
設置軸樣式　304
設置軸的顯示範圍　305
刻度樣式　305
設置刻度標簽樣式　305
設置刻度比例的長度　306
調整刻度線　306
7-10　設置刻度線樣式　309
設置主刻度線樣式　309
設置輔刻度線樣式　309
設置陰影　310
設置刻度線的範圍　310
7-11　設置圖例　311
設置圖例樣式　311
設置圖例的位置　312
設置圖例的佈局　313
設置圖例內部　314
7-12　設置多圖佈局　315
垂直排列　315
橫向排列　315
在網格中排列①　316
在網格中排列②　316
自定義顯示位置　317
7-13　活用繪圖工具的交互式操作　317
設置工具欄的位置　317
選擇內置工具　319
修改工具的激活狀態　321
設置Hover工具　322
7-14　繪制交互式實時圖形　324
動態修改圖表　324
動態修改圖形　325
繪制動畫　326
運用ipywidgets進行交互式可視化　327

第8章自定義Jupyter　Notebook
8-1　設置啟動選項　330
啟動設定　330
使用配置文件　332
8-2　自定義樣式　334
使用CSS　334

第9章使用雲端Jupyter　Notebook
9-1　Cloud Datalab-Google Cloud Platform　338
Cloud　Datalab　338
啟動Cloud　Datalab　339
使用Cloud　Datalab　340
連接到Cloud　Datalab　343
如何使用Cloud　Datalab　344
使用BigQuery進行數據分析　346
顯示圖表　348
9-2　Azure Notebooks-Microsoft Azure　349
Azure　Notebooks的特點　349
支持的運行環境　350
基本用法　350
Library與Notebook　351
如何使用Notebook　354
安裝其他軟件包　354

第　10章用Jupyter Notebook 編寫Ruby和R
10-1　用Jupyter Notebook 編寫Ruby　358
什麽是iruby　358
安裝iruby　358
使用Jupyter　Notebook編寫Ruby　362
使用daru進行數據分析　363
使用Nyaplot繪圖　364
10-2　用Jupyter Notebook 編寫R　365
安裝R　365
安裝IRkernel　367
用Jupyter　Notebook編寫R　367
使用R　進行數據分析　368

附錄
A-1　交互式ipywidgets　372
安裝ipywidgets　372
用interact()　函數實現　372
可使用的窗口控件　374
處理事件　374
窗口控件的佈局　375
與可視化工具聯動　376
A-2　製作幻燈片　380
幻燈片製作流程　382
轉換為幻燈片用的文件　384
幻燈片放映文件　386
Slide　Type　386
A-3　JupyterLab　387
安裝和啟動　387
選項卡功能　388
Code　Console　389