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Julia入門:Jupyter Notebookのインストールから使い方まで

2022/01/27に公開約4,100字

はじめる前に, Juliaのインストールし, Hello World!できることを確かめておこう.

https://zenn.dev/ohno/articles/cf2b4d09d4480e/

Jupyter Notebookのインストール

  1. Juliaを起動する.
  2. ]を入力してパッケージモードを起動.
  3. add IJuliaを入力してEnter.
  4. 待機.
  5. バックスペースで元のREPLに戻る.

の順に解説する. Juliaを起動

]を押すと, パッケージモードに変わる.

add IJuliaを入力.

待機するとインストールが終わる.

バックスペースで通常のREPLに戻る.

同じ手順でいろいろインストールしておくとよい.

add Plots
add Optim
add Latexify
add LaTeXStrings
add Polynomials
add SpecialPolynomials
add SpecialFunctions

Jupyter Notebookの起動

REPL上で次のように入力する.

Jupyter Notebookの起動
using IJulia
notebook(detached=true)

すると, なにやらたくさん表示される.

少し待つと, 自動的にブラウザが起動すると思われる. 今後はブラウザで作業するので, よく使うノートやフォルダはブックマークに登録しておくとよい.

ショートカット

いちいちJuliaを起動してJupyter Notebookを起動するのが面倒くさいという場合, 次のようなバッチファイルを作成しておけば, クリックするだけでJupyter Notebookを起動できる. Windows環境に限らず, MacやLinuxでも同じようなシェルスクリプトを書いておけばよい. バッチファイルはこちらのリンクに置いておいたので, 右クリック>名前を付けてリンク先を保存でダウンロードできる.

JupyterNotebook.bat
julia -e "using IJulia; notebook(detached=true)"

JupyterLabの起動

https://zenn.dev/ohno/articles/8871422ced7e56

ノートブックの作成からHello World!まで

  1. 適当なディレクトリに移動.
  2. 右上のNewをクリックしてノートブックを作成.
  3. ノートブックの名前を変える.
  4. println("Hello World!")を入力.
  5. 上の再生ボタン▶をクリック.
  6. 結果を確認する.

の順に解説する. 適当なディレクトリに移動した後, 右上のNewをクリックし, Juliaのバージョンを選択してノートブックを作成.

新しいタブでノートブックが開くので, 左上のUntitledをクリック.

ノートブックのタイトルを入力してOK.

真ん中に表示されているボックスをにprintln("Hello World!")を入力し, 上の再生ボタン▷をクリック.

出力としてHello World!が表示される.

Juliaとノートブックの使い方

x = 1は「xに1を代入する」という意味である. このxyのことを変数という. 最後の行が評価された値が出力される.

簡単な計算
x = 1
y = 2
x+y

三角関数や指数関数などは特に準備なく使える. 円周率はπpiで使える. π/2はπ÷2という意味である.

関数や定数
sin(π/2)

Markdown記法やLaTeX記法を使うこともできる. セルを選択した状態で上のCodeと書いてあるプルダウンをクリックする. そこにMarkdownという選択肢があるので, これをクリックする.

すると, セル左側が少し変わったはずである.

このセルに, 次の内容を入力する. 見出しは#や##での後に半角空白を入れて# タイトルのように書く. 数式は$$で囲むとLaTeXのように使える.

Markdown記法の例
# 加法定理

加法定理の例を挙げる.

$$
    \sin(\alpha+\beta) = \sin\alpha \cdot \cos\beta + \cos\alpha \cdot \sin\beta
$$

Markdown記法については次の記事を参照されたい.

https://zenn.dev/zenn/articles/markdown-guide

そして, 再生ボタン▶を押すと見出し, テキスト, 数式に置き換わるはずである.

最後に, 加法定理の検証をしてみよう. 変数にはギリシャ文字を使うこともできる.

加法定理の検証
α = 1
β = 2
println( sin(α+β) )
println( sin(α)*cos(β)+cos(α)*sin(β) )

Juliaに限らず, コンピュータの計算では, 異なる方法で計算した結果が最後の1桁まで一致することはほとんどない. 浮動小数点を使った計算ではa+b\neq b+aなので注意してほしい.

今回, 作成したノートブックはこちらのリンクからダウンロードできる.

https://gist.github.com/ohno/dc7116aab468703e76e92821eb4d2b24

今後

Jupyter Notebook上でいろいろな計算や可視化を試してみよう.

https://zenn.dev/ohno/articles/0f2a8ec970e8d7/

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