Jak używać narzędzia Spyder do programowania i analizy danych w języku Python?
Z artykułu dowiesz się do czego służy środowisko Spyder, w jaki sposób je zainstalować oraz jak w środowisku Spyder uruchomić kod napisany w języku programowania Python korzystając zarówno z edytora, jak i z konsoli.
Zrzuty ekranów zrobione są dla wersji Spyder 5.5.1.
Jak rozpocząć programowanie w Pythonie w Spyder 5?
Spyder jest zintegrowanym środowiskiem programistycznym (ang. Integrated Development Environment, IDE), które służy głównie do programowania w języku Python. Umożliwia on pisanie, testowanie, debugowanie oraz analizowanie kodu Pythona.
Spyder oferuje wiele funkcji ułatwiających pracę programistom, takich jak:
- podświetlanie składni
- analizę kodu w czasie rzeczywistym
- uzupełnianie składni
- podpowiedzi argumentów
- interaktywną konsolę IPython
- eksplorator zasobów
- narzędzia do analizy danych
- integrację z systemem kontroli wersji GIT.
Na ten moment Spyder jest jedynym środowiskiem, które zachowuje stan środowiska programistycznego, w tym wartości zmiennych, pomiędzy różnymi sesjami pracy.
Kiedy zamykasz Spydera i ponownie go uruchamiasz, wartości zmiennych oraz inne ustawienia, takie jak układ okien i preferencje, są zachowane. Dzięki temu, nawet po ponownym uruchomieniu środowiska, możesz kontynuować pracę od miejsca, w którym się zatrzymałeś, bez konieczności ponownego definiowania zmiennych czy odtwarzania kontekstu pracy.
Spyder oferuje interaktywną konsolę IPython, co jest bardzo przydatne podczas eksploracji danych i prototypowania skryptów. IPython pozwala na interaktywne wykonywanie kodu, wyświetlanie wyników pośrednich i eksperymentowanie z danymi w czasie rzeczywistym.
Inne popularne narzędzia do programowania w Pythonie to:
- Visual Studio Code – informacje na temat tego środowiska znajdziesz w artykule Jak pracować z Pythonem w Visual Studio Code?
- PyCharm – środowisko PyCharm przedstawiamy w artykule Jak pracować z Pythonem w PyCharm?
- Python IDLE – informacje na temat tego narzędzia znajdziesz w artykule Jak używać Python IDLE?
Jak zainstalować środowisko Spyder w systemie Windows?
Spyder możemy zainstalować na kilka sposobów. Popularną metodą jest instalacja środowiska przy użyciu instalatora Anaconda. Szczegółowe informacje na temat instalacji Anacondy znajdziesz w naszym artykule Anaconda instalacja
Sam program Spyder możesz pobrać ze strony Pobranie programu Spyder
Aby pobrać środowisko Spyder kliknij przycisk Download for Windows
Przejdź do katalogu, w którym zapisują się pobrane pliki na Twoim komputerze i dwuklikiem lewego przycisku myszy kliknij plik instalatora
W kolejnym oknie kliknij przycisk Next
Kliknij przycisk „I agree”, aby zaakceptować warunki licencji. Przed akceptacją warunki licencji możesz przeczytać.
W kolejnym oknie wybierz sposób, w jaki Spyder ma zostać zainstalowany:
- Install for anyone using this computer – wówczas Spyder zostanie zainstalowany w lokalizacji dostępnej dla wszystkich użytkowników, na przykład w folderze programów lub innej wspólnej lokalizacji
- Install just for me – wówczas Spyder zostanie zainstalowany w lokalnym katalogu użytkownika, zwykle w folderze domowym, co oznacza, że będzie dostępny tylko dla Ciebie
W kolejnym oknie możesz zmienić domyślną lokalizację, w której Spyder zostanie zainstalowany. Jeśli chcesz to zrobić, kliknij przycisk Browse i wskaż nową lokalizację. Jeśli pozostawiasz lokalizację domyślną kliknij przycisk Install
W kolejnym oknie kliknij przycisk Finish. W związku z tym, że zaznaczona jest opcja Start Spyder, program Spyder uruchomi się automatycznie.
Jak uruchomić Spyder?
W ostatnim oknie dialogowym instalatora domyślnie zaznaczona jest opcja „Start Spyder „. Dlatego po zainstalowaniu programu uruchomi się on automatycznie. Zwykle program uruchamia się dość powoli, więc po instalacji zaczekaj minutę lub dwie, aż zostanie on uruchomiony.
Spyder możesz też uruchomić z menu Start. Aby to zrobić w menu Start wyszukaj program i kliknij go lewym przyciskiem myszy dwukrotnie aby otworzyć.
Jak utworzyć projekt w Spyder?
W programie Spyder projekt jest strukturą organizacyjną, która umożliwia grupowanie powiązanych ze sobą plików i zasobów w jednym miejscu.
Projekty umożliwiają zapisywanie ustawień, preferencji oraz konfiguracji związanych z projektem, takich jak interpreter Pythona czy ścieżki do bibliotek.
Możemy utworzyć projekt dla zadania, nad którym pracujemy. Aby to zrobić klikamy zakładkę Projects i wybieramy opcję New Project.
W oknie dialogowym, które się pojawi podaj nazwę projektu i kliknij przycisk Create.
W oknie tym możesz także wskazać inną niż domyślna lokalizację projektu.
Jak zmienić lub usunąć projekt w Spyder?
Aby zmienić lub usunąć projekt w Spyder, kliknij na nazwę projektu prawym przyciskiem myszy i wybierz opcję Delete, jeśli chcesz usunąć projekt lub Rename, jeśli chcesz zmienić nazwę projektu.
Jak w Spyder otworzyć projekt z dysku?
Aby otworzyć projekt z dysku klikamy kartę Projects i wybieramy opcję Open Project. Następnie przechodzimy do katalogu z projektami, klikamy katalog projektu i przycisk Select Folder.
W Spyderze możemy otworzyć tylko jeden projekt. Jeśli chcemy pracować jednocześnie nad kilkoma projektami, każdy z nich musimy otworzyć w oddzielnej instancji programu Spyder tzn. aby otworzyć kolejny projekt musimy drugi raz uruchomić Spyder i dopiero w nim otworzyć projekt.
Jak utworzyć plik programu Python w Spyder?
Domyślnie od razu po uruchomieniu programu Spyder widoczny jest plik temp.py. Jest to pusty plik, który Spyder automatycznie otwiera dla użytkownika w głównym edytorze kodu. Jest to część domyślnej konfiguracji Spydera, która pozwala użytkownikowi na szybkie rozpoczęcie pisania nowego kodu.
Ścieżka do katalogu, w którym zapisany został plik temp.py znajduje się w lewym górnym rogu programu nad nazwą pliku temp.py.
Plik temp.py możemy zamknąć krzyżykiem.
Po zamknięciu pliku temp.py pojawia się nowy plik o nazwie UntitledX.py, gdzie X to numer kolejnego pliku.
Aby zapisać plik klikamy opcję File a następnie Save as lub skrót klawiaturowy Ctrl + Shift + S i wskazujemy lokalizację, w której plik ma zostać zapisany.
Zapisany plik widoczny jest również w programie Spyder.
Nowy plik możemy również utworzyć klikając opcję File i wybierając New New File
Plik otwiera się w nowej zakładce w oknie programu Spyder.
Wybór interpretera języka Python w środowisku Spyder oraz instalacja spyder-kernels
Spyder to zaawansowane narzędzie, które służy do pisania i edycji skryptów i programów Pythona. Konsola IPython umożliwia interaktywne eksperymentowanie z Pythonem i analizę danych.
Poniżej kod programu napisanego w języku Python, który możesz wkleić do Spydera. Cały blok kodu możesz uruchomić skrótem klawiaturowym F5. Wynik działania programu wyświetla się w konsoli.
W konsoli możesz wybrać różne wersje interpretera Pythona zainstalowane na Twoim komputerze.
W przykładzie poniżej w okienku Console 14/A używamy interpretera Pythona, który dostępny jest domyślnie w środowisku Spyder. Na chwilę obecną jest to wersja Python 3.8.10. Z kolei w okienku Console16/A używamy interpretera w wersji Python 3.12.0
Python jest językiem interpretowanym, co oznacza, że kod źródłowy Pythona jest przetwarzany linia po linii przez interpreter podczas jego wykonania, a nie wcześniej kompilowany do kodu maszynowego.
Interpreter Pythona to program komputerowy, który wykonuje kod źródłowy napisany w języku Python. Głównym zadaniem interpretera jest tłumaczenie i wykonywanie kodu źródłowego Pythona na instrukcje zrozumiałe dla komputera.
Aby w konsoli wybrać interpreter, kliknij opcję Preferences na karcie Tools i wskaż ścieżkę do pliku python.exe. Następnie kliknij OK.
Jeśli pojawi się błąd z informacją, że środowisko Python nie zawiera spyder-kernels należy zainstalować kernel.
Spyder Kernel odnosi się do interpretera Pythona używanego przez środowisko programistyczne Spyder do wykonywania kodu źródłowego Pythona.
Aby zainstalować kernel, uruchom w menu Start wiersz poleceń, wpisz poniższe polecenie i kliknij przycisk Enter.
py -m pip install spyder-kernels
Jeśli instalacja zakończy się bez błędów, wejdź do Spydera, kliknij prawym przyciskiem na nazwie konsoli i wybierz opcję Restart kernel.
Jak zacząć pisać kod Pythona w Spyder? Edytor Spyder i konsola Pythona
Kod programu Pythona piszemy w oknie edytora. Skrótem klawiaturowym F5 uruchamiamy cały program znajdujący się w edytorze we wszystkich komórkach.
Skrótem klawiaturowym F9 uruchamiamy bieżącą linię lub bieżący zaznaczony tekst
W Spyder możemy tworzyć komórki. Pozwalają one na uruchamianie i testowanie pojedynczych fragmentów kodu bez konieczności uruchamiania całego skryptu.
Aby utworzyć nową komórkę wpisujemy #%%
W przykładzie poniżej mamy dwie komórki:
- w pierwszej komórce jest program, w którym użytkownik proszony jest o podanie imienia. Odpowiedź na pytanie wpisujemy w konsoli. Jeśli uruchomimy program, konsola będzie zablokowana dotąd, aż wpiszemy w niej odpowiedź na pytanie
- w drugiej komórce są dwie zmienne. Do zmiennej a przypisujemy cyfrę 1, a do zmiennej b cyfrę 2. Następnie sumujemy cyfry i wyświetlamy wynik. Komórkę tę możemy uruchomić tylko, jeśli konsola nie będzie zablokowana programem z pierwszej komórki.
W oknie znajdującym się w prawym górnym rogu programu Spyder możemy wyświetlać następujące informacje:
- pomoc – aby wyświetlić pomoc np. dla danej funkcji, ustawiamy kursor myszy na tej funkcji w programie i klikamy skrót klawiaturowy Ctrl+I
- w oknie „Variable explorer” są wyświetlane bieżące wartości zmiennych, które zostały zdefiniowane lub zmienione w trakcie działania programu. Aby zobaczyć zmienne wcześniej musimy uruchomić program, w którym są one tworzone.
- w zakładce Plots możemy wyświetlić wykres
W przykładzie tworzymy w Pandas ramkę z danymi i danych tych używamy do narysowania wykresu.
Aby móc wykonać ten program potrzebujesz mieć zainstalowane na komputerze biblioteki Pandas i Matplotlib.
Aby zainstalować bibiotekę Pandas wpisz poniższe polecenie i zaakceptuj je przyciskiem Enter
py -m pip install pandas
Aby zainstalować Matplotlib wpisz poniższe polecenie i zaakceptuj je przyciskiem Enter
py -m pip install matplotlib
- Zakładka Files znajdująca się obok zakładki Plots pozwala podejrzeć zawartość pliku np. .csv, który chcesz zaimportować do programu.
Jeśli planujesz uczyć się języka Python i korzystać ze środowiska Spyder na naszym kursie Python poziom podstawowy poznasz nie tylko podstawy języka Python, ale dowiesz się również więcej na temat jak rozpocząć programowanie w Pythonie w Spyder 5. W trakcie szkolenia każdy uczestnik może pracować na dowolnie wybranym przez siebie środowisku.
Spyder w analizie danych, Data Science i uczeniu maszynowym
Spyder jest popularnym wyborem wśród osób zajmujących się obszarem sztucznej inteligencji, które chcą przetwarzać i analizować dane oraz tworzyć modele uczenia maszynowego, gdyż:
- zapewnia integrację z IPython, co umożliwia interaktywną analizę danych i eksperymentowanie z danymi w trybie interaktywnym
- oferuje integrację z Jupyter Notebook, co pozwala na pracę z notatnikami Jupyter bezpośrednio w środowisku Spyder
- dostarcza narzędzi do analizy danych, takich jak eksploracja danych, wizualizacja danych, analiza statystyczna, analiza danych czasowych
- wspiera wiele popularnych bibliotek do analizy danych i uczenia maszynowego w Pythonie, takich jak Pandas, NumPy, Matplotlib, SciPy, Scikit-learn
- jest często instalowany jako część dystrybucji Anaconda, która jest popularnym pakietem do pracy z danymi w Pythonie.
Jeśli dopiero rozpoczynasz swoją przygodę z programowaniem i zastanawiasz się, jakie środowisko wybrać, Spyder będzie dobrym wyborem. Jest on trudniejszy do opanowania niż Python IDLE, ale jest bardzo popularny wśród programistów tworzących programy w języku Python.
Czego lepiej się nauczyć – Spyder, PyCharm czy Visual Studio Code?
Wybór między środowiskiem Spyder, PyCharm czy Visual Studio Code zależy głównie od Twoich preferencji oraz od projektów nad którymi pracujesz. Spyder jest przeważnie używany w obszarze analizy danych.
Z kolei PyCharm i Visual Studio Code używane są zarówno w projektach związanych z analizą danych jak i z automatyzacją zdań oraz tworzeniem projektów związanych z obszarem web developement.
Programiści, wraz z rozszerzaniem swoich umiejętności programistycznych, przeważnie chcą nauczyć się tworzyć programy we wszystkich tych narzędziach.
Jeśli chcesz głównie pracować w obszarze data science i analizy danych, Spyder może być najlepszym wyborem, ponieważ oferuje wiele narzędzi i funkcji specjalnie zaprojektowanych dla tych dziedzin.
Jeśli natomiast pracujesz w obszarze programowania ogólnego i chcesz zajmować się np. tworzeniem skryptów automatyzujących pracę, pobieraniem danych z witryn www czy baz danych, aplikacje PyCharm lub Visual Studio Code mogą być lepszymi opcjami do pracy z Pythonem.
W jakim programie najlepiej uczyć się podstaw języka Python?
Nie ma programu, który byłby najlepszy do pisania w Pythonie. Najłatwiejszym środowiskiem jest Python IDLE i przeważnie jest ono wystarczające na początek nauki.
Na początku ważne jest, aby nauczyć się używać jakiegokolwiek środowiska i pisać jak najwięcej praktycznych programów. Z czasem można rozszerzyć swoje umiejętności programistyczne o dodatkowe narzędzia, języki programowania i różne biblioteki. Im szybciej uda Ci się rozpocząć pracę nad rzeczywistymi projektami, tym łatwiej będzie Ci się uczyć Pythona.
Przy wyborze środowiska programistycznego spore znaczenie ma w jakim obszarze chcesz korzystać z Pythona. Jeśli interesuje Cię analiza i przetwarzanie danych, zacznij naukę Pythona programując w środowisku Spyder.
Rafał Lelusz
Programista Python, C#
