Интерактивность в Jupyter Notebook

Как я и говорил, в Jupyter Notebook очень много всяких удобностей. В частности в блокнот можно добавить элементы управления, такие как:

Слайдер для выбора значения числа
Текстовое поле для ввода чисел или строк
Выпадающий список выбора
Чекбоксы (галочка да/нет)
Выбор даты
Выбор цвета и другие…

Установка виджетов (если еще не установлены):

pip install ipywidgets
jupyter nbextension enable --py widgetsnbextension

Или через conda одной командой:

conda install -c conda-forge ipywidgets

📎 Пример. Нарисуем синусоиду с изменяемой частотой и фазой:

%matplotlib inline
import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt

from ipywidgets import interact

@interact(f=(1, 5, 0.1), phase=(0, 3.14, 0.1))
def plot_f(f, phase):
    x = np.linspace(0, 10, 100)
    y = np.sin(f * x + phase)
    plt.plot(x, y, 'r')
    plt.show()

Мы делаем интерактивными параметры f и phase. Их имена совпадают с аргументами обернутой функции plot_f(f, phase). А значения — кортеж вида (min, max, step), т.е. минимальное значение, максимальное и шаг слайдера. Как только мы изменим положение движков, то график будет автоматически перерисован.

Пример интерактивного графика в Jupyter Notebook

Можно тоже самое сделать и так:

def plot_f2(a=2, b=0, c=1):
    x = np.linspace(-5, 5, 100)
    y = a * x ** 2 + b * x + c
    plt.plot(x, y, 'b')
    plt.show()
    
interact(plot_f2, a=(-2, 2, 0.1), b=(-5, 5, 0.5), c=(-5, 5, 0.5))

Пример с вводом строки:

@interact(name='Max')
def greetings(name):
    if not name:
        return 'Hello! What is your name?'
    return f'Hello, {name}!'

Ввод строки в интерактиве

Если передать список, то будет список выбора. Если словарь – тоже, но варианты в списке будут ключи словаря, а подставляемый значения – значения по тем ключам:

@interact(lang=['Python', 'C++', 'Java'])
def lang_test(lang):
    print(f'{lang} is the best programming language!')

Выпадающий список

from IPython.core.display import display, HTML

@interact(color={'Red': '#ff0000', 'Green': '#00ff00', 'Blue': '#0000ff'})
def change_color(color):
    return display(HTML(f'<div style="width: 30px; height: 30px; background-color:{color}"></div>'))

Выбор даты. Здесь мы явно задаем тип виджета и его параметры:

from datetime import date
from ipywidgets import widgets

@interact(
        start_date=widgets.DatePicker(value=date(2019, 6, 10)),
        end_date=widgets.DatePicker(value=date(2019, 6, 15)))
def days_between(start_date, end_date):
    delta = end_date - start_date
    print(f'Between {start_date} and {end_date} ==> {delta.days} days')

Иногда функция выполняется долго и мы не хотим, пересчитывать ее при каждом мелком изменении. Можно добавить кнопку ручного расчета декоратором @interact_manual:

from ipywidgets import interact_manual
from IPython.display import clear_output
from time import sleep

@interact_manual(x=(0, 100, 1), y=(0, 100, 1))
def some_slow_function(x, y):
    print('Thinking...')
    sleep(1.0)      # компутер думает
    clear_output()  # очищает вывод
    print(f'{x} + {y} = {x + y}')  # дает ответ

Чекбоксы:

from IPython.core.display import display, HTML

@interact
def boxes(big=False, red=False, caps=False):
  text = 'World'
  if caps:
    text = text.upper()
  if red:
    text = f'<span style="color: red">{text}</span>'
  if big:
    text = f'<h2>{text}</h2'
  display(HTML(text))