Jupyter notebook调试：设置断点运行

写了一段小代码，主要是用来测试一段序列的k均值聚类效果；

中间想到debug一下，但是想到自己似乎从来没有正式地接触过jupyter notebook中地debug，平时也只是多开几个cell，然后在其他cell中复制粘贴部分代码，一步一步运行，然后进行print()大法查看变量和数据结构。

import numpy as np
from sklearn.cluster import KMeans
window_size = 3
features = [] #每一个窗口的012显状态的频率
obs_labels = [] #每一个窗口中心位置的显状态标签n_states=3 # 隐状态数
n_observations=3 # 显状态数seq = "MEGDAVEAIVEESETFIKGKERKTYQRRREGGQEEDACHLPQNQTDGGEVVQDVNSSVQMVMMEQLDPTLLQMKTEVMEGTVAPEAEAAVDDTQIITLQVVNMEEQPINIGELQLVQVPVPVTVPVATTSVEELQGAYENEVSKEGLAESEPMICHTLPLPEGFQVVKVGANGEVETLEQGELPPQEDPSWQKDPDYQPPAKKTKKTKKSKLRYTEEGKDVDVSVYDFEEEQQEGLLSEVNAEKVVGNMKPPKPTKIKKKGVKKTFQCELCSYTCPRRSNLDRHMKSHTDERPHKCHLCGRAFRTVTLLRNHLNTHTGTRPHKCPDCDMAFVTSGELVRHRRYKHTHEKPFKCSMCDYASVEVSKLKRHIRSHTGERPFQCSLCSYASRDTYKLKRHMRTHSGEKPYECYICHARFTQSGTMKMHILQKHTENVAKFHCPHCDTVIARKSDLGVHLRKQHSYIEQGKKCRYCDAVFHERYALIQHQKSHKNEKRFKCDQCDYACRQERHMIMHKRTHTGEKPYACSHCDKTFRQKQLLDMHFKRYHDPNFVPAAFVCSKCGKTFTRRNTMARHADNCAGPDGVEGENGGETKKSKRGRKRKMRSKKEDSSDSENAEPDLDDNEDEEEPAVEIEPEPEPQPVTPAPPPAKKRRGRPPGRTNQPKQNQPTAIIQVEDQNTGAIENIIVEVKKEPDAEPAEGEEEEAQPAATDAPNGDLTPEMILSMMDR"
seq_encoded = [ [0 if i in ["K","R","H"] else (1 if i in ["D","E"] else 2) ] for i in seq ]
for i in range(len(seq_encoded) - window_size + 1):window = seq_encoded[i:i+window_size]feature = np.zeros(n_observations)for obs in window:feature[obs[0]] += 1 # 计算0、1、2显状态频数feature /= window_size  # 归一化features.append(feature)obs_labels.append(seq_encoded[i+window_size//2]) # 记录中心位置的显状态标签features,obs_labels = np.array(features),np.array(obs_labels)# 使用K-means聚类
kmeans = KMeans(n_clusters=n_observations,random_state=2025)
cluster_labels = kmeans.fit_predict(features) #fit+predict# 统计每个簇对应的观测分布
emission_counts = np.ones((n_states,n_observations)) # 拉普拉斯平滑for cluster_id in range(n_states):cluster_mask = (cluster_labels == cluster_id) # 获取当前簇的掩码,如果是当前簇的样本则为Truecluster_obs = obs_labels[cluster_mask] #取出对应cluster id的观测标签for obs in cluster_obs:emission_counts[cluster_id,obs] += 1 # 对于每一个cluster_id是隐状态，obs是显状态，进行计数
# 归一化
emission_counts /= emission_counts.sum(axis=1, keepdims=True) # 按行归一化
# 输出每个簇的观测分布
for i in range(n_states):print(f"Cluster {i} emission distribution: {emission_counts[i]}")

就拿最基本的断点操作来举例，比如说我只想运行代码到第22行，然后简单查看一下features,obs_labels的变量值。

如果是以前刚入门的我，可能就是直接另外开一个cell，然后把这前面22行代码直接复制粘贴，然后单独运行，运行之后再一步一步print，太low了。

一，现在来介绍一个调试的库pdb：

jupyter的调试是通过python自带的pdb库来实现的。

首先是你的每个cell的code前面，加两句

import pdb
pdb.set_trace() # 调试用，断点调试

然后我们手头上的代码直接运行：

ctrl+enter

运行之后可以看到弹出的调试命令行框：

一些最基本的调试命令参数：

完整命令	简写命令	描述
args	a	打印当前函数的参数
break	b	设置断点
clear	cl	清除断点
condition	无	设置条件断点
continue	c或者cont	继续运行，知道遇到断点或者脚本结束
disable	无	禁用断点
enable	无	启用断点
help	h	查看pdb帮助
ignore	无	忽略断点
jump	j	跳转到指定行数运行
list	l	列出脚本清单
next	n	执行下条语句，遇到函数不进入其内部
p	p	打印变量值，也可以用print
quit	q	退出 pdb
return	r	一直运行到函数返回
tbreak	无	设置临时断点，断点只中断一次
step	s	执行下一条语句，遇到函数进入其内部
where	w	查看所在的位置
!	无	在pdb中执行语句

比如说我想在这里的第26行设置一个断点：

我们输入：

b 26

在输入b 26之后：对比前面

比如说我现在想看一下features变量的值，我直接在输入框中输入features，或者print（features），同样我可以看一下shape：

查看另外一个变量：

看shape，是一维array：

如果输出调试信息太多了，可以clear cell的output；

调试完毕之后可以直接q退出。

二，jupyter本身也开发了相应的可视化debug工具

debugger

参考：https://zhuanlan.zhihu.com/p/120215615

参考：https://blog.csdn.net/weixin_41529093/article/details/117535034