.NET Core 人工智能系列-.NET Interactive环境介绍

超、凢脫俗 2022-09-08 13:59 173阅读 0赞

在进入.NET Core 的人工智能应用开始前，我们先把环境搭建好，为以后的学习提供一个便利。

作为一个.NET 程序员，或者其他编程语言的程序员，相信对IDE的依赖必不可少，如Visual Studio/Visual StudioCode , IntelliJ , Eclipse等。但是对于一个从事数据科学的人来说，和传统的编程相比又有所不同，他们更喜欢通过Notebook作为主要的数据科学工作的工具。通过概述的学习，你可能知道这一个重要的知识点，但具体还是要和大家介绍以下。环境配置，我们也从.NET Interactive开始。

## **为何要用Jupyter Notebook？**       ##

![20210826190039602.png][]

我们先看看Jupyter Notebook 是什么，。Jupyter 是一种免费的、开源的、交互式网络工具，称为计算笔记本，研究人员可以使用它在单个文档中组合软件代码、计算输出、解释性文本和多媒体资源。 Jupyter Notebook有以下特性

**数据分析：**Jupyter Notebook允许用户在线查看代码的结果，而无需依赖代码的其他部分。 在笔记本中，可以随时检查代码的每个单元格以绘制输出。 因此，与 传统IDE 不同，Jupyter Notebook有助于在线打印输出，这对于探索性数据分析 (EDA) 过程非常有用。

**每个cell都有缓存：**传统开发工具要保留每行的执行状态都比较难，但 Jupyter Notebook可以缓存每行的结果——无论是训练 ML 模型的本地代码还是从远程服务下载的代码。

**和编程语言无关：**支持多种语言，多种格式。

**数据可视化：**作为一个组件， Jupyter Notebook支持可视化并包括渲染一些数据集，如图形和图表，这些数据集是在 Matplotlib、Plotly 或 Bokeh 等模块的帮助下从代码生成的。 Jupyter 允许用户叙述可视化，同时共享代码和数据集，使其他人能够进行交互式更改。

**与代码的实时交互：**Jupyter Notebook 使用“ipywidgets”包，它提供了用于探索代码和数据交互性的标准用户界面。因此代码可以由用户编辑，也可以发送重新运行，使 Jupyter 的代码非静态。它允许用户控制代码的输入源并直接在浏览器上提供反馈。

**记录代码示例：**Jupyter 使用户可以轻松地逐行解释他们的代码，并附带反馈。更好的是，使用 Jupyter，用户可以添加交互性和解释，同时代码功能齐全。

## **.NET Interactive 介绍** ##

.NET Interactive 就是一个更灵活的代码交互方式，专注于数据浏览与整理。 你可以把他看作Jupyter Notebook下的.NET 插件。如果你曾经接触过Xamarin你会发现它和Xamarin Workbooks很像，通过.NET Interactive 可以写简单的代码，而且还可以通过Nuget引入相关的package ，让你在数据分析，代码探索，机器学习场景更好地应用你熟悉.NET Core 技术。

.NET Interactive 是.NET 团队开发的插件，可以支持传统的Jupyter Notebook 的页面使用，也可以通过Visual Studio Code 安装.NET Interactive 的插件直接在IDE 开发。

## **.NET Interactive 安装** ##

.NET Interactive的安装需要以来于Python 以及安装JupyterNotebook，所以你需要在你的机器上安装Python(建议安装3.8.x 的Python版本)，如果你安装Python 成功后需要通过命令行安装

pip3 install jupyter

安装成功后，别忘记在本机安装.NET Core，.NET Interactive 支持.NET Core 3.x+的版本(建议本机安装.NET Core 5.x 的版本),安装成功后 ，就可以通过dotnet tool 安装.NET Interactive 了

dotnet tool install --global Microsoft.dotnet-interactive

**注意：** dotnet tool 需要配置全局PATH ，否则会影响dotnet-interactive的运行 (关于 dotnet tool path 的文档可以参考 [https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/core/tools/dotnet-tool-install][https_docs.microsoft.com_en-us_dotnet_core_tools_dotnet-tool-install])

把.NET Interactive 绑定到Jupyter Notebook

dotnet-interactive jupyter install

通过运行以下命令检查.NET Interactive是否已经已经增加到Jupyter Notebook 的支持环境下：

jupyter kernelspec list

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16][]

完成以上相关操作后，你就可以直接通过Jupyter Notebook 调用.NET Interactive去使用C\#/F\#完成数据科学的工作了 。

你可以通过命令行的方式去运行

jupyter notebook

注意:

如果你是第一次运行jupyter notebook 有可能提示你输入密码，你可以通过以下链接完成密码修改工作

[https://jupyter-notebook.readthedocs.io/en/stable/public\_server.html][https_jupyter-notebook.readthedocs.io_en_stable_public_server.html]  
  
![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1][]

如果你希望获取更多Jupyter Notebook 的知识可以访问以下链接

[https://jupyter-notebook.readthedocs.io/en/stable/][https_jupyter-notebook.readthedocs.io_en_stable]

也可以通过Visual Studio Code 安装.NET Interactive后直接运行Notebook的应用。

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2][]

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3][]

## **使用.NET Interactive示例一** ##

在本机命令行任意位置创建一个文件夹，然后进入该文件夹，直接输入jupyter notebook

mkdir demoapp
    cd demoapp
    jupyter notebook

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4][]

在浏览器打开输入[http://localhost:8888][http_localhost_8888]

[![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5][]][http_localhost_8888]

通过点击New 选择C\# 创建一个新的notebook 文件

然后每行依次输入

using System;
    using System.Text.Json;
    using System.Text.Json.Serialization;

public class ReactorInfo
    {
        public string Name { get; set; }
        public string Title { get; set; }
    }

var info = new ReactorInfo{ Name = "Kinfey", Title ="Reactor Guest" };

string infoString = JsonSerializer.Serialize(info);

Console.WriteLine(infoString);

这里注意通过菜单栏的’+‘增加行

然后按Run运行逐行代码可以看到以下结果

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6][]

## **使用.NET Interactive示例二** ##

在Visual Studio Code 创建一个以.ipynb的文件(.ipynb是Notebook的默认文件)，然后通过nuget 添加RazorInteractive库（RazorInteractive 是一个可以让你在.NET Interactive下写做可交互的Razor模板操作）

#r "nuget: RazorInteractive, 1.0.5"

在导入成功下，分别每行添加以下代码

#!razor
    
    @{
        var colors = new [] { "red", "green", "blue" };
    }
    
    <ol>
    @foreach(var color in colors)
    {
        <li style="color: @color;">@color</li>
    }
    </ol>

var firstname = "John";
    var lastname = "Doe";
    var colors = new [] { "red", "green", "blue" };

#!razor
    
    <p>Hello <b>@Model.firstname @Model.lastname</b>, what is you favorite a color?</p>
    
    <ol>
    @foreach(var color in Model.colors)
    {
        <li style="color: @color;">@color</li>
    }
    </ol>

每行执行，你可以看到以下结果

![watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7][]

.NET Interactive让你的.NET编程变得有趣，为你在一些实验环境，一些教学上提供了更方便的支持，而且结合以后的学习你可以非常简易地完成数据交互的操作，让.NET 程序员完成数据科学的工作更容易。大家快快尝试下吧。

[20210826190039602.png]: /images/20220829/dae37be718d540e1aa9e07b28e4c322e.png
[https_docs.microsoft.com_en-us_dotnet_core_tools_dotnet-tool-install]: https://docs.microsoft.com/en-us/dotnet/core/tools/dotnet-tool-install
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16]: /images/20220829/9caa94ca0bb74fe98e9cf0c5b059ceff.png
[https_jupyter-notebook.readthedocs.io_en_stable_public_server.html]: https://jupyter-notebook.readthedocs.io/en/stable/public_server.html
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 1]: /images/20220829/1424c401240248a691cf458285fd6e54.png
[https_jupyter-notebook.readthedocs.io_en_stable]: https://jupyter-notebook.readthedocs.io/en/stable/
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 2]: /images/20220829/2539119551854cc5b70d6f7333c82e8c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 3]: /images/20220829/c59b34eec96b4be2bad5b84ae9cc4243.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 4]: /images/20220829/623658d91e70439e914676ccb866b51a.png
[http_localhost_8888]: http://localhost:8888/
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 5]: /images/20220829/a719cb4e78294f5ebfa33e5350bfcc76.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 6]: /images/20220829/c867fa833dc2433d8785e8a0b47eab9c.png
[watermark_type_ZHJvaWRzYW5zZmFsbGJhY2s_shadow_50_text_Q1NETiBAa2luZmV5_size_20_color_FFFFFF_t_70_g_se_x_16 7]: /images/20220829/8a1620730127448287507e11559722ef.png