دليل مختصر لـ Jupyter Notebook

الاختصارات الأساسية وأوامر السحر

Page content

قم بتحفيز إنتاجية ملاحظات جيبير (Jupyter Notebook) باستخدام اختصارات مفتاحية ضرورية، أوامر سحرية، ونصائح تحسين العمل التي ستغير تجربتك في تحليل البيانات والتطوير.

واجهة ملاحظات جيبير

أصبحت ملاحظات جيبير (Jupyter Notebook) المعيار الافتراضي لحسابات تفاعلية، تحليل البيانات، وتدفق العمل في تعلم الآلات. سواء كنت تعمل باستخدام لغة بايثون في تحليل البيانات، أو تقوم بتجربة نماذج الذكاء الاصطناعي، أو تبني كود، فإن إتقان اختصارات لوحة المفاتيح وأوامر الجيبير السحرية يمكن أن يزيد إنتاجيتك بشكل كبير.

تغطي هذه ورقة الأدلة الأوامر والاختصارات الأساسية التي يجب أن يعرفها كل مستخدم لجيبير، من التنقل الأساسي بين الخلايا إلى الأوامر السحرية المتقدمة التي تبسط تدفق العمل. إذا كنت تبدأ في تطوير بايثون، فقد تجد ورقة الأدلة لبايثون مفيدة لفهم البنية اللغوية التي تعمل بسلاسة داخل خلايا جيبير.

فهم وضع الأوامر مقابل وضع التعديل

تعمل ملاحظات جيبير في وضعين مختلفين يحددان أي اختصارات لوحة المفاتيح متاحة:

  • وضع الأوامر (يُنشَأ عن طريق الضغط على Esc): يتحكم في العمليات على مستوى الخلية مثل إنشاء، حذف، وتحويل الخلايا
  • وضع التعديل (يُنشَأ عن طريق الضغط على Enter): يسمح لك بتعديل المحتوى داخل الخلية

أهم اختصار يجب تذكره هو الضغط على H في وضع الأوامر، والذي يعرض حوار مساعدة كاملة لاختصارات لوحة المفاتيح. هذا هو مرجعك السريع عندما تنسى اختصارًا معينًا.

اختصارات وضع الأوامر الأساسية

التنقل بين الخلايا والتنفيذ

يركز تدفق العمل في جيبير على تنفيذ الخلايا بكفاءة:

  • Shift + Enter: تنفي الخلية الحالية وتنقل تلقائيًا إلى الخلية التالية. هذا هو الاختصار الأكثر استخدامًا لتنفيذ الكود تسلسلًا.
  • Ctrl + Enter: تنفي الخلية الحالية دون الانتقال إلى الخلية التالية. مثالي عندما ترغب في إعادة تنفيذ الخلية عدة مرات.
  • Alt + Enter: تنفي الخلية الحالية وتحفظ خلية جديدة أسفلها. مثالي للتطوير التكراري حيث تحتاج إلى إضافة خلايا جديدة بشكل متكرر.

إدارة الخلايا

إدارة هيكل الملاحظة بكفاءة ضرورية لحفظ ملاحظات نظيفة ومُنظمة:

  • A: إدراج خلية جديدة أعلاه
  • B: إدراج خلية جديدة أسفلها
  • D, D (اضغط على D مرتين): حذف الخلية الحالية. كن حذرًا مع هذا الاختصار!
  • Z: إلغاء الحذف الأخير للخلايا. إنقاذ حياة عندما تُحذف خلايا مهمة عن طريق الخطأ.
  • Shift + M: دمج الخلايا المُحددة. اختر خلايا متعددة باستخدام Shift + J أو Shift + K للتنقل، ثم ادمجها.

تحويل نوع الخلية

التبديل السريع بين أنواع الخلايا ضروري لإنشاء ملاحظات موثقة جيدًا:

  • Y: تحويل الخلية إلى كود
  • M: تحويل الخلية إلى ماركداون
  • R: تحويل الخلية إلى نص خام (لا يتم تنفيذه، مفيد للتعليقات)
  • 1 إلى 6: تحويل الخلية إلى عناوين من مستوى 1 إلى 6 لتوثيق منظم

عمليات النواة

عند العمل مع حسابات طويلة الأمد أو التصحيح، فإن التحكم في النواة ضروري:

  • I, I (اضغط على I مرتين): إيقاف النواة. ضروري عندما تحتاج إلى إيقاف حساب غير متحكم فيه.
  • 0, 0 (اضغط على 0 مرتين): إعادة تشغيل النواة. استخدم هذا عندما تحتاج إلى مسح جميع المتغيرات والبدء من جديد.

العرض والتنقل

  • L: تبديل أرقام السطور في الخلية الحالية. مفيد للتصحيح والمرجع إلى سطور محددة.
  • O: تبديل عرض مخرجات الخلية. إخفاء المخرجات لحفظ نظافة الملاحظة عند العرض.
  • H: عرض حوار مساعدة اختصارات لوحة المفاتيح

اختصارات وضع التعديل الأساسية

عند تعديل الكود داخل الخلية، تتوافق هذه الاختصارات مع وظائف محرر النص الشائعة:

تحرير النص

  • Tab: إكمال الكود أو تهيئة. إكمال جيبير هو قوي ومدرك للسياق.
  • Shift + Tab: عرض مساعدة/توثيق للجهاز تحت المؤشر. هذا مفيد للغاية لاستكشاف واجهات برمجة التطبيقات دون مغادرة الملاحظة.
  • Ctrl + ]: تهيئة السطور المُحددة
  • Ctrl + [: تراجع تهيئة السطور المُحددة
  • Ctrl + /: تبديل التعليق على السطور المُحددة. ضروري لتعليق الكود بسرعة أثناء التصحيح.

التنقل

  • Ctrl + A: تحديد جميع النصوص في الخلية
  • Ctrl + Z: التراجع
  • Ctrl + Shift + Z أو Ctrl + Y: إعادة التقدم
  • Ctrl + Home: الانتقال إلى بداية الخلية
  • Ctrl + End: الانتقال إلى نهاية الخلية
  • Ctrl + Left: الانتقال إلى كلمة واحدة إلى اليسار
  • Ctrl + Right: الانتقال إلى كلمة واحدة إلى اليمين

التبديل بين الوضع

  • Esc: الانتقال إلى وضع الأوامر (من وضع التعديل)

الأوامر السحرية: تعزيز تدفق العمل

الأوامر السحرية هي تعليمات خاصة توسّع وظائف جيبير. تأتي بأصنافين: السحر على الخط (مُسبَّبة بـ %) التي تعمل على سطر واحد، والسحر على الخلية (مُسبَّبة بـ %%) التي تعمل على الخلية بالكامل.

تحليل الأداء

فهم أداء الكود ضروري للتحسين. توفر جيبير أوامر توقيت مدمجة:

# تقييم تنفيذ واحد
%time sum(range(1000000))

# تقييم تنفيذات متعددة مع متوسط (أكثر دقة)
%timeit sum(range(1000000))

# تقييم خلية كاملة
%%time
total = 0
for i in range(1000000):
    total += i

يُعتبر أمر %timeit مفيدًا للغاية لأنه ينفذ الكود عدة مرات ويقدم معلومات إحصائية عن وقت التنفيذ، مما يجعله مثاليًا لمقارنة نهج مختلفة لمشكلة واحدة.

تشغيل النصوص الخارجية

يسمح لك أمر %run بتشغيل نصوص بايثون خارجية داخل ملاحظتك، مما يجعل من السهل جعل الكود مُصنَّفًا:

%run my_script.py

هذا مفيد خصوصًا عند العمل على مشاريع أكبر حيث ترغب في الاحتفاظ بالوظائف القابلة لإعادة الاستخدام في ملفات منفصلة. إذا كنت تدير بيئات بايثون، فقد تكون تستخدم أدوات مثل uv أو venv لإدارة البيئات، ويعمل %run بسلاسة مع هذه التصاميم.

إدارة الحزم

يمكنك تثبيت وإدارة حزم بايثون مباشرة من ملاحظتك:

!pip install numpy pandas matplotlib
!conda install scipy

هذا يزيل الحاجة لتبديل بين نافذة الأوامر وملاحظتك، مما يبسط تدفق التطوير. يُستخدم المُقدّم ! لتنفيذ أوامر نافذة الأوامر، وهو ما سنستعرضه أدناه.

التصور

لرسم الرسوم البيانية مع مكتبة matplotlib، استخدم:

%matplotlib inline

هذا يضمن أن الرسوم تُعرض مباشرة داخل خلايا الملاحظة، مما يوفر تجربة رؤية مُتّسقة. يمكنك أيضًا استخدام %matplotlib widget للرسوم التفاعلية في جيبير لاب.

العمليات الملفية

يكتب سحر الخلايا %%writefile محتوى الخلية إلى ملف:

%%writefile example.py
def hello_world():
    print("Hello, World!")
    return True

هذا مفيد لإنشاء نصوص أو حفظ قطع كود مباشرة من ملاحظتك. بالمقابل، يمكنك قراءة الملفات باستخدام عمليات الملف القياسية أو أوامر نافذة الأوامر.

أوامر نافذة الأوامر

قم بتشغيل أوامر نافذة الأوامر مباشرة من خلايا الملاحظة:

# أوامر نافذة الأوامر على خط واحد
!ls -l
!pwd
!git status

# أوامر نافذة الأوامر متعددة الخطوط
%%bash
echo "Hello from Bash"
ls -l
find . -name "*.py" | head -10

هذا التكامل قوي لإدارة الملفات، والعمليات إدارة الإصدار، والمهام الإدارية دون مغادرة بيئة الملاحظة.

استكشاف الأوامر السحرية المتاحة

لإيجاد جميع الأوامر السحرية المتاحة:

# قائمة بأوامر السحرية
%lsmagic

# مساعدة على أمر سحري معين
%timeit?
%matplotlib?

يعرض المشغل ? بعد أي أمر سحري وثائقه، معلماته، وأمثلة على الاستخدام. هذا طريقة ممتازة لاستكشاف قدرات جيبير تفاعليًا.

نصائح متقدمة وممارسات جيدة

تنظيم ملاحظتك

  1. استخدم خلايا ماركداون بحرية: الملاحظات الموثقة جيدًا أسهل في الفهم والصيانة. استخدم مستويات العناوين (1-6) لخلق هيكل واضح.

  2. احتفظ بالخلايا مركزة: يجب أن يكون لكل خلية غرضًا واحدًا واضحًا. هذا يجعل التصحيح أسهل ويحسن القابلية للقراءة.

  3. استخدم أرقام تنفيذ الخلايا: أرقام التنفيذ (In [1], In [2]، إلخ) تساعدك على تتبع تسلسل التنفيذ، وهو أمر حيوي عندما يمكن تشغيل الخلايا خارج الترتيب.

العمل مع ملاحظات كبيرة

عندما تكبر الملاحظات، هذه التقنيات تساعد في الحفاظ على التنظيم:

  • استخدم ملحق جدول المحتويات (إذا كان متاحًا) للتنقل
  • قسم الأقسام المرتبطة إلى ملاحظات منفصلة
  • استخدم %%writefile لاستخراج الكود القابل لإعادة الاستخدام إلى وحدات بايثون
  • أعد تشغيل النواة وتشغيل جميع الخلايا بشكل دوري لضمان التكرارية

التكامل مع أدوات أخرى

تعمل ملاحظات جيبير بشكل ممتاز مع أدوات بايثون الحديثة. إذا كنت تعمل مع نماذج لغة كبيرة (LLMs) وتحتاج إلى مخرجات منظمة، يمكنك دمج الملاحظات مع أدوات مثل Ollama لنتائج لغة كبيرة منظمة. للحفر في الويب والمعالجة، قد تجد نفسك تستخدم مكتبات تحول HTML إلى ماركداون، مشابهة لما نغطيته في دليلنا تحويل HTML إلى ماركداون.

تدفق التصحيح

  1. استخدم سحر %debug بعد استثناء لدخول المُصحح
  2. استخدم %pdb on للدخول تلقائيًا إلى المُصحح عند الاستثناءات
  3. العبارات المطبوعة و%timeit تساعد في تحديد أعطال الأداء
  4. أعد تشغيل النواة (0, 0) عندما تصبح المتغيرات في حالات غير متوقعة

التخصيص

يمكنك تخصيص اختصارات لوحة المفاتيح عن طريق الانتقال إلى Help → Keyboard Shortcuts في قائمة جيبير. هذا يسمح لك بتخصيص البيئة وفقًا لاحتياجاتك الخاصة.

الخاتمة

استيعاب اختصارات جيبير وأوامر السحرية يحوله من محرر كود بسيط إلى بيئة حسابية تفاعلية قوية. ابدأ بحفظ اختصارات المستخدمة غالبًا (Shift+Enter, Esc, A, B, D+D, M, Y)، ثم تدريجيًا دمج الأوامر السحرية في تدفقك. الوقت المستثمر في تعلم هذه الأوامر يعطي عوائد كبيرة في الإنتاجية وفعالية تدفق العمل.

تذكر: اضغط على H في وضع الأوامر في أي وقت لرؤية مرجع الاختصارات الكامل، واستخدم %lsmagic لاستكشاف جميع الأوامر السحرية المتاحة. سعيدًا بالبرمجة!

روابط مفيدة

المراجع الخارجية