データサイエンスのためのPython入門②〜Jupyter Labの使い方とショートカット一覧まとめ〜

こんにちは，米国データサイエンティストのかめ(@usdatascientist)です．

データサイエンスのためのPython入門第二回です(講座の目次はこちら)．今回は前回の記事でセットアップしたJupyter Labの使い方をまとめます．(まだの方は是非↓の記事でDocker＋JupyterLabをセットアップしてみてください！)

(「データサイエンスのためのPython講座」動画版がでました！詳細はこちら)

データサイエンスのためのPython入門①〜DockerでJupyter Labを使う〜

データサイエンティストの仕事って，データをみながらデータを加工していくことが多いです．コンピュータ・ビジョンは画像を表示しながら画像加工のコードを書いたりします．Jupyterは，「コード書いて⇨実行して⇨その結果を確認⇨コード修正⇨・・・」というサイクルをするための便利なツールです．

データサイエンティスト必須のツールなので，是非今回の記事で使い方に慣れて，次回以降の記事でどんどん使ってみてほしいです！

それでは， /work フォルダに移って新しいJupyter Noteを作りましょう！フォルダに移るにはナビゲーションWindowの work フォルダをクリックすればOKです．

移動したらNotebook：Python 3のボタンをクリックして新しいNoteを作成します．

基本操作

ファイルを作成すると上記の画面になると思います．ナビゲーションのところに新しいファイルが作成されています．右クリックでメニューを表示できます．

ここでは適当にファイル名を変更しましょう．「Rename」をクリックし変更します．今回はworksheet.ipynbという名前にしました．

補足
ちなみに.ipynbというのNotebook独自の拡張子です．JupyterLabはもともとJupyterNotebookというプロジェクトで，JupyterNotebookというのはもともとIPythonNotebook (ipynb)というプロジェクトでした

画面右側が実際にコードを書いたり結果を表示させるWindowです．セルにコードを書いて実行します．コードを書いたら Shift+Enter でコードを実行します．

するとすぐ結果が表示されていますね．ここに表示される結果はこのセルの返り値です．セル内で最後に実行された行の返り値が表示されます．

コードだけでなく，Markdownにすることもできます．セルを選択した状態で画面上の「Code」というピックリストからMarkdownを選択してみてください．

セルは「Code」，「Markdown」，「Raw」の三つのモードに切り替えることができます．Rawはそのままセルに文字を表示しますが，あまり使う場面ないです．
また，セルモードの切り替えは出来るだけショートカットを使いましょう！「esc」キーでショートカットモードにします．「esc」キーを押して⇨「Y」でCode，「M」でMarkdown，「R」でRawです．ショートカットについては後ほどまとめますが，この中で実際使うのは「M」です．デフォルトがCodeセルになっているので，Markdownセルにすることが多いです．

この「Markdownセル」のおかげでNotebookを人に配布できるような「ノート」にすることができます（なのでNotebookなんでしょうね）．自分もNotebookを使うときはなるべくコメント的にMarkdownを入れて読みやすくします．

セルの左側の数字は実行された順番です．上のセルを更新して再実行してから保存すると，実行順とセルの順番がずれますがあとで見返したときに「？」とならないようにしましょう．

実行結果が上のセル⇨下のセルという順番になっているとは限りません，常にセル左の番号をみて，実行順を確認します．

全てのセルの実行をリセットするには「Kernel」メニューから「Restart Kernel」をクリックします．他にも「Restart Kernel and Run All Cells」で全セルを上から再実行したり，「Shut Down Kernel」でNotebookのメモリを全て消します．巨大なデータを扱っていると，JupyterNoteでは実行後ずっとメモリを保持しつづけるのでメモリリークを起こしやすいです．使ってないNoteは適宜ShutDownするといいです．
あと，セルの実行をキャンセルするには「Interrup Kernel」をクリックします．例えば重い処理の返答が返ってこない時に使います．この辺は使ってく中で色々試していければOKです．

ツールの使い方だけの説明になってしまってて申し訳ないですが，一応まとめておきたくてこのページ作ってます．今後の記事で，重要なとこは都度出してく予定なので今は「こんなんあるんだなぁ」くらいに思ってくれればOK！

あと，各ファイルのWindowはタブで管理されます．左上の「＋」をクリックし，先と同様Python3を選択して新しいファイルを作成してみてください．

新しいタブができていることがわかると思います．タブをドラッグ＆ドロップして，画面を分割することもできます．（私はあまり使いません）

あと，もう一つ，Settings->JupyterLab Theme->JupyterLab Darkで画面を黒くできます．ただ，グラフを表示したときに軸が白くならなかったり，値がみえなくなったりするので，気をつけてください．この辺はこれからの開発にマジで期待です．

次はよく使うショートカットを一覧にまとめます！ここに書いてある操作は基本全てショートカットを使って行いましょう！

ショートカットは大きく分けて２種類あります．

Jupyter Labを操作するショートカット
セル内でコードを書く際に使用するショートカット

それぞれ分けて紹介しますね！

(超頻出)Jupyter操作のショートカット一覧

まず，Jupyter Labを操作するショートカットを使う場合は「esc」キーでショートカットモードに切り替えましょう．以下のショートカットは全て「esc」を押してから実行してください

A：一つ上の空セルを作成 (AboveのAと覚える)　（Note左上の「＋」をクリックすることでも新しいセルを作れます．が，ショートカットを使いましょう．）

B：一つ下の空セルを作成 (BelowのBと覚える)

D + D：選択中のセル削除(DeleteのDと覚える．「慎重さが求められるため二回」と覚えておく)

Y or M or R: Y->Code M->Markdown R->Raw：先の説明のとおり．実際「M」arkdownしか使わない

command + B：ナビゲーションメニューの表示非表示切り替え(FireFoxのブックマークと一緒．BookmarkのBと覚える)

Shift押しながらセルを選択(セルの左の番号をクリック)して+ Shiftを押しながらM：セル同士を結合する（MergeのMと覚える．Shiftを押しながら複数選択するのはパワポとかと一緒）Mを押すときにShiftを押していないとMarkdownになります．なお，このショートカットは「esc」を押さなくてもOKです．

Shift + ↓or Shift + J: 下のセルを複数選択してくれる．上述したMergeとのコンボで楽．実際には次のセルとMergeすることが多いので「esc + Shift + ↓ + M」が便利

Shift + ↑or Shift + K: 上のセルを複数選択してくれる．上述したMergeとのコンボで楽．実際には前のセルとMergeすることが多いので「esc + Shift + ↑ + M」が便利

セル内のエディタ的ショートカット一覧

それでは今度はセルの中でコードを書くときに使うショートカットです．

実はJupyterで使えるショートカットはSublimeとほぼ同じです．まだSublimeじゃない人，こちらの記事を読んで是非Sublimeを使いましょうね！（これが僕がSublimeをオススメする理由の一つでもあります．）
なお，Sublimeのショートカット一覧の記事がありますのでこちらも読んでくださいね！

【永久保存版】Sublime導入からおすすめショートカット一覧

以下のショートカットは全てセル内で行います．↓

Shift + Tab : （超重要）一番重要なショートカットです．関数を呼ぶときに()括弧の中にカーソルを合わせた状態で Shift + Tab を押すと，ポップアップが出てきて，関数のリファレンスを確認することができます．これ，超便利なんですよ．関数の使い方や引数の内容を確認できます．