Cuadernos de Python: La guía perfecta para principiantes en ciencia de datos
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- Rajiv Chandra
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¿Alguna vez te has encontrado perdido en un mar de código, deseando que hubiera una forma más interactiva y atractiva de programar y compartir tu trabajo? Ingresa a los cuadernos de Python. Son como un soplo de aire fresco en el mundo de la programación, especialmente cuando se trata de ciencia de datos, aprendizaje automático y desarrollo web. Imagina esto: código en vivo, texto enriquecido, imágenes y salidas visuales, todo en un mismo lugar. Suena bastante bien, ¿verdad?
Ahora, si eres nuevo en esto, es posible que te preguntes, "¿Qué es exactamente un cuaderno de Python?" Bueno, es un poco como un cuaderno digital donde puedes escribir y ejecutar código, agregar notas e incluso incluir imágenes y salidas visuales. ¿Y la mejor parte? Puedes compartirlo todo en un documento elegante e interactivo.
Hay varios tipos de cuadernos de Python disponibles, como Jupyter Notebook, IPython Notebook y Google Colab. Todos son un poco diferentes, pero comparten la misma idea básica: hacer que la programación sea más interactiva y divertida. En esta guía, nos centraremos en Jupyter Notebook, uno de los favoritos entre los desarrolladores de Python. Pero no te preocupes, también te daremos una idea de los otros cuadernos de Python para asegurarnos de que obtengas el panorama completo.
Entonces, ya sea que estés comenzando tu camino en la programación o seas un desarrollador experimentado en busca de nuevas herramientas, estás en el lugar correcto. Sumérgete y exploremos juntos el mundo de los cuadernos de Python, ¿de acuerdo?
Parte 1: ¿Qué es un cuaderno de Python?
Un cuaderno de Python, como Jupyter Notebook, es una aplicación web de código abierto que te permite crear y compartir documentos que contienen código en vivo, ecuaciones, visualizaciones y texto narrativo. Es una herramienta poderosa que se ha convertido en un elemento básico en el kit de herramientas de muchos científicos de datos, ingenieros de aprendizaje automático y desarrolladores web.
El poder de los cuadernos de Python
Los cuadernos de Python tienen varias ventajas que los hacen destacar de los entornos de programación tradicionales:
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Interactividad: Los cuadernos de Python te permiten ejecutar código en celdas individuales, lo que facilita probar y depurar tu código. Puedes ver la salida de cada celda justo debajo de ella, lo que ayuda a comprender y solucionar problemas.
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Documentación: Con los cuadernos de Python, puedes escribir texto enriquecido utilizando Markdown, un lenguaje de marcado ligero. Esta función facilita documentar tu código, explicar tu proceso de pensamiento y crear tutoriales.
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Visualización: Los cuadernos de Python pueden mostrar gráficos, gráficos y otras visualizaciones en línea, lo que los convierte en una excelente herramienta para el análisis de datos y el aprendizaje automático.
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Compartir: Los cuadernos de Python son fáciles de compartir. Puedes exportarlos a varios formatos, incluidos HTML, PDF y archivos de Python. Esta función hace que los cuadernos de Python sean una excelente herramienta para la colaboración y presentación.
Creación de tu primer cuaderno de Python
Crear un cuaderno de Python es sencillo. Si estás utilizando Jupyter Notebook, puedes comenzar instalándolo a través de pip:
pip install jupyterUna vez instalado, puedes abrir Jupyter Notebook desde tu terminal:
jupyter notebookEste comando abrirá una nueva pestaña en tu navegador web, mostrando el panel de control de Jupyter Notebook. Desde aquí, puedes crear un nuevo cuaderno de Python haciendo clic en "Nuevo" y seleccionando "Python 3".
Parte 2: Comandos y uso de los cuadernos de Python
Los cuadernos de Python incluyen una variedad de comandos que pueden mejorar tu experiencia de programación. Estos comandos van desde operaciones básicas, como ejecutar una celda, hasta funciones más avanzadas, como comandos mágicos.
Comandos básicos
Aquí tienes algunos comandos básicos que usarás con frecuencia al trabajar con cuadernos de Python:
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Ejecutar una celda: Para ejecutar una celda, puedes presionar
Mayús + Enter. Este comando ejecutará el código de la celda y avanzará a la siguiente celda. Si quieres ejecutar una celda sin pasar a la siguiente, puedes presionarCtrl + Enter. -
Insertar una celda: Para insertar una celda encima de la celda actual, presiona
A. Para insertar una celda debajo, presionaB. -
Eliminar una celda: Para eliminar una celda, presiona
Ddos veces. -
Cambiar el tipo de celda: Para cambiar una celda a Markdown, presiona
M. Para cambiarla de nuevo a código, presionaY.
Comandos mágicos
Los comandos mágicos son comandos especiales que comienzan con el símbolo %. Proporcionan algunas funcionalidades prácticas que no están disponibles en el código Python estándar. Aquí tienes algunos ejemplos:
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%run: Este comando te permite ejecutar un script de Python como un programa. -
%load: Este comando carga el contenido de un archivo en una celda. -
%who: Este comando lista todas las variables en el espacio de nombres. -
%matplotlib inline: Este comando hace que las visualizaciones de matplotlib aparezcan en línea dentro del cuaderno.
Parte 3: Cuadernos de Python para ciencia de datos
Los cuadernos de Python se han convertido en una herramienta imprescindible para los científicos de datos. Ofrecen un entorno conveniente para la exploración, análisis y visualización de datos.
Análisis de datos con Pandas
Pandas es una popular biblioteca de Python para el análisis de datos. Proporciona estructuras de datos y funciones necesarias para manipular datos estructurados. Con los cuadernos de Python, puedes utilizar Pandas para cargar datos, limpiarlos, transformarlos y analizarlos.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes usar Pandas en un cuaderno de Python:
import pandas as pd
## Cargar datos
df = pd.read_csv('data.csv')
## Mostrar los primeros 5 registros
df.head()Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, mostrará las primeras cinco filas de los datos justo debajo de la celda.
Visualización de datos con Matplotlib y Seaborn
La visualización de datos es una parte crucial de la ciencia de datos. Te ayuda a comprender los datos y comunicar tus hallazgos. Los cuadernos de Python admiten varias bibliotecas de visualización, incluyendo Matplotlib y Seaborn.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes crear un gráfico con Matplotlib en un cuaderno de Python:
import matplotlib.pyplot as plt
## Crear un gráfico sencillo
plt.plot([1, 2, 3, 4])
plt.ylabel('Algunos números')
plt.show()Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, mostrará el gráfico justo debajo de la celda.
¿Quieres crear rápidamente visualizaciones de datos a partir de un DataFrame de Python Pandas sin necesidad de código?
PyGWalker es una biblioteca de Python para el análisis exploratorio de datos con visualización. PyGWalker (opens in a new tab) puede simplificar tu flujo de trabajo de análisis de datos y visualización de datos en Jupyter Notebook, convirtiendo tu DataFrame de pandas (y DataFrame de polars) en una interfaz de usuario estilo Tableau para exploración visual.
Parte 4: Cuadernos de Python para Aprendizaje Automático
Los cuadernos de Python también se utilizan ampliamente en el aprendizaje automático. Proporcionan un entorno conveniente para construir, entrenar y evaluar modelos de aprendizaje automático.
Construcción de un modelo de aprendizaje automático con Scikit-Learn
Scikit-Learn es una biblioteca popular de Python para el aprendizaje automático. Proporciona herramientas simples y eficientes para el análisis de datos predictivos. Con los cuadernos de Python, puedes usar Scikit-Learn para construir un modelo de aprendizaje automático.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes usar Scikit-Learn para construir un modelo de regresión lineal en un cuaderno de Python:
from sklearn.model_selection import train_test_split
from sklearn.linear_model import LinearRegression
## Dividir los datos en conjunto de entrenamiento y conjunto de prueba
X_train, X_test, y_train, y_test = train_test_split(X, y, test_size=0.2, random_state=42)
## Crear un modelo de regresión lineal
model = LinearRegression()
## Entrenar el modelo
model.fit(X_train, y_train)
## Hacer predicciones
predictions = model.predict(X_test)Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, entrenará un modelo de regresión lineal y hará predicciones sobre el conjunto de prueba.
Evaluación de un modelo de aprendizaje automático
Después de construir un modelo de aprendizaje automático, necesitas evaluar su rendimiento. Los cuadernos de Python proporcionan un entorno conveniente para esta tarea. Puedes usar varias métricas para evaluar tu modelo y mostrar los resultados de una manera clara y comprensible.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes evaluar un modelo de aprendizaje automático en un cuaderno de Python:
from sklearn.metrics import mean_squared_error
## Calcular el error cuadrático medio
mse = mean_squared_error(y_test, predictions)
## Imprimir el resultado
print(f'Error Cuadrático Medio: {mse}')Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, calculará el error cuadrático medio de las predicciones de tu modelo e imprimirá el resultado.
Parte 5: Cuadernos de Python para Desarrollo Web
Si bien los cuadernos de Python son ampliamente conocidos por su uso en ciencia de datos y aprendizaje automático, también pueden ser una herramienta poderosa para el desarrollo web. Proporcionan un entorno conveniente para prototipar, probar y depurar aplicaciones web.
Prototipado con cuadernos de Python
Los cuadernos de Python te permiten escribir y ejecutar código en celdas individuales, lo que los convierte en una gran herramienta para prototipar. Puedes probar diferentes partes de tu aplicación web por separado y ver los resultados inmediatamente.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes usar un cuaderno de Python para prototipar una aplicación web:
from flask import Flask
## Crear una aplicación Flask
app = Flask(__name__)
@app.route('/')
def home():
return '¡Hola, mundo!'
## Ejecutar la aplicación
app.run(port=5000)Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, iniciará una aplicación web de Flask en el puerto 5000. Luego puedes abrir tu navegador web y navegar a localhost:5000 para ver el resultado.
Depuración con cuadernos de Python
Los cuadernos de Python también proporcionan un entorno conveniente para la depuración. Puedes usar las herramientas de depuración incorporadas de Python, como pdb, para depurar tu aplicación web.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes usar un cuaderno de Python para depurar una aplicación web:
import pdb
@app.route('/debug')
def debug():
var = '¡Hola, mundo!'
pdb.set_trace() ## Establecer un punto de interrupción aquí
return varCuando ejecutes este código en un cuaderno de Python y navegues a localhost:5000/debug en tu navegador web, pausará la ejecución en el punto de interrupción. Luego puedes usar los comandos de pdb para inspeccionar las variables, seguir el código y encontrar errores.
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PyGWalker es una biblioteca de Python para el análisis exploratorio de datos con visualización. PyGWalker (opens in a new tab) puede simplificar tu flujo de trabajo de análisis de datos y visualización de datos en Jupyter Notebook, convirtiendo tu DataFrame de pandas (y DataFrame de polars) en una interfaz de usuario estilo Tableau para exploración visual.
Parte 6: Funciones Avanzadas de los Cuadernos de Python
Los cuadernos de Python cuentan con una variedad de funciones avanzadas que pueden mejorar tu experiencia de codificación. Estas funciones incluyen comandos mágicos, widgets y extensiones.
Comandos Mágicos
Los comandos mágicos son comandos especiales que proporcionan funcionalidades adicionales. Se prefijan con el símbolo % para comandos de línea y %% para comandos de celda. Aquí tienes algunos ejemplos:
%run: Este comando te permite ejecutar un script de Python como un programa.%%time: Este comando registra el tiempo de ejecución de una celda.%who: Este comando lista todas las variables en el espacio de nombres.%matplotlib inline: Este comando muestra las gráficas de matplotlib en línea dentro del cuaderno.
Widgets
Los widgets son elementos interactivos que puedes agregar a tus cuadernos de Python. Incluyen deslizadores, campos de texto, botones y más. Puedes utilizar widgets para crear interfaces gráficas interactivas para tus cuadernos.
Aquí tienes un ejemplo de cómo puedes crear un deslizador con un widget:
from ipywidgets import IntSlider
## Crear un deslizador
slider = IntSlider(value=50, min=0, max=100, step=1)
## Mostrar el deslizador
display(slider)Cuando ejecutes este código en un cuaderno de Python, se mostrará un deslizador con el que puedes interactuar.
Extensiones
Las extensiones son complementos que puedes instalar para añadir más funcionalidades a tus cuadernos de Python. Incluyen correctores ortográficos, formateadores de código y más. Puedes instalar extensiones a través del paquete Jupyter contrib nbextensions.
Así es como puedes instalarlo:
pip install jupyter_contrib_nbextensions
jupyter contrib nbextension install --userUna vez instalado, puedes habilitar o deshabilitar extensiones desde la pestaña Nbextensions en el panel de control del cuaderno Jupyter.
Conclusión
Los cuadernos de Python son una herramienta poderosa para la programación interactiva y el análisis de datos. Ofrecen una variedad de características y beneficios que los hacen destacar de los entornos de programación tradicionales. Ya seas un principiante que está empezando o un desarrollador experimentado que busca ampliar sus herramientas, vale la pena explorar los cuadernos de Python.
¿Quieres crear rápidamente visualizaciones de datos a partir de un marco de datos de Python Pandas sin escribir código?
PyGWalker es una biblioteca de Python para el análisis de datos exploratorio con visualización. PyGWalker (opens in a new tab) puede simplificar tu flujo de trabajo de análisis y visualización de datos en Jupyter Notebook, convirtiendo tu marco de datos de pandas (y marco de datos de polars) en una interfaz de usuario al estilo de Tableau para la exploración visual.
Preguntas frecuentes
¿Para qué se utilizan los cuadernos de Python?
Los cuadernos de Python se utilizan para la programación interactiva y el análisis de datos. Te permiten escribir y ejecutar código, agregar texto enriquecido, crear visualizaciones y compartir tu trabajo. Son ampliamente utilizados en ciencia de datos, aprendizaje automático y desarrollo web.
¿Cuál es el mejor cuaderno para Python?
Jupyter Notebook es uno de los cuadernos de Python más populares. Es una aplicación web de código abierto que te permite crear y compartir documentos que contienen código en vivo, ecuaciones, visualizaciones y texto narrativo. Otros cuadernos de Python incluyen IPython Notebook y Google Colab.
¿Cuál es la diferencia entre Jupyter Notebook y Python notebook?
Jupyter Notebook es un tipo de cuaderno de Python. El término "cuaderno de Python" es un término general que se refiere a entornos de programación interactivos como Jupyter Notebook, IPython Notebook y Google Colab.
¿Cómo escribo código Python en el cuaderno?
Para escribir código Python en un cuaderno, puedes empezar creando una nueva celda. Luego puedes escribir tu código en la celda y ejecutarlo presionando Shift + Enter. La salida del código aparecerá justo debajo de la celda.