軟體教學 | Jupyter&stata之stata_kernel攻略
目錄:
一、什麼是stata_kernel
1. stata_kernel簡介
Jupyter是一個用於互動式資料科學的開源生態系統，簡單來說通過stata_kernel，使用者可以為jupyter工具安裝一個stata核心，再通過jupyter環境呼叫原生的stata應用，完成一系列在stata中可以進行的操作。
2. 為什麼要使用stata_kernel
stata作為一個專業的資料分析和科學研究軟體，雖然其有著眾多的計量分析工具，且在迴歸分析等方面有著巨大的功能優勢，但我始終覺得它的UI設計醜陋且不合理。
個人認為stata與SPSS最大的區別在於使用者在使用過程中的操作邏輯不同：前者偏向於程式碼邏輯，操作快捷，自定義程度高，但有著一定的程式設計門檻；而後者偏向於UI操作，操作複雜，自定義程度及複用性不高，但勝在使用門檻較低。因此當程式碼邏輯的stata也開發出一套用於快捷操作的UI時，未免會讓像我這樣的使用者覺得有點狗尾續貂，本質上來說，我對stata的使用需求更多是在於其豐富多元的計量分析命令，我希望通過編寫程式的方式去解決每一個資料分析問題，並且讓這些程式在不同問題上可以簡單迅速地複用（因此註釋或筆記功能就顯得非常重要），同時我還希望能將我解決問題的過程形成筆記或講義，因此介面的美觀程度以及可匯出性也是我所重視的問題。
而在眾多IDE工具中（pycharm、vscode等），jupyter工具（jupyternotebook或jupyterlab）在程式設計學習或資料分析方面一直有著獨特的優勢，其UI簡潔明亮，其也是我目前最喜歡使用的一款IDE工具（尤其是在jupyterlab推出桌面版且相容了外掛管理器之後）；所以在jupyterlab中像開發python程式一般編寫我的stata程式，並且能夠實時偵錯或者記錄筆記，就成為了我對stata使用的追求，而通過使用stata_kernel，便可以實現這一點！
3. stata_kernel與pystata的區別
熟悉stata的朋友應該知道，在stata17之後，官方推出了一種stata與python的全新互動方式，即通過在python環境中直接安裝pystata模組，便能在python環境中直接呼叫stata17。而這正是二者的區別，stata_kernel以是jupyter環境核心的形式執行，而pystata則以python包的形式執行，這是兩種不同的執行模式，即便我是在jupyter環境中執行python核心，從而執行stata程式碼，也與stata_kernel的方式執行stata程式碼截然不同。
當然，我們沒有必要去區分二者的執行方式差異，畢竟一般情況下使用者僅僅關注最終的結果，在我目前的使用場景和體驗中，我認為二者的差別或者優劣如下：
stata_kernel：
- 優勢： 使用stata_kernel，我可以像在stata中一樣去編寫我的資料分析程式，並且可以隨時插入markdown筆記，或者喚起stata程式（在stata_kernel中執行
bro命令將會喚醒原生的stata應用，並在stata中呈現bro的結果）通過UI介面直接檢視某些資料情況；同時我還可以通過安裝jupyter外掛，實現stata的語法高亮，使得我的程式碼美觀易懂； - 劣勢： 使用stata_kernel，我無法如使用pystata一般地實現stata與python的互動。
pystata：
- 優勢： 使用pystata，我可以輕鬆地實現python與stata的互動，比如我可以通過python命令清洗資料，再呼叫stata中豐富的資料分析指令進行計量分析，並使用python指令對分析結果進行美化和輸出；這一系列操作將不會有任何割裂感，因為本質上我們都是在python環境中完成這些操作的；
- 劣勢： 使用pystata，我們要呼叫stata語法時，將不得不在每一個cell中新增魔法指令
%%stata，或使用複雜的stata.run("")語句去使stata命令生效；且由於此時的語法高亮僅作用於python語言，我們將不能正確對stata的語法進行高亮顯示。
4. stata_kernel與pystata如何選擇
如果你需要的是一個更加美觀便捷，功能豐富的stata編輯器，那麼使用stata_kernel即可；如果你更看重stata與python的互動功能，那麼你應該使用pystata；如果你兼有兩種需求，那麼小孩子才做選擇，大人當然全都要！
二、如何安裝stata_kernel
1. 安裝任意一個jupyter環境
推薦使用anaconda設定基礎環境，再使用jupyterlab Desktop或者vscode參照anaconda設定好的環境核心，來作為你的IDE工具。
2. 自定義jupyter環境設定（可選）
注：以下命令，均假設你的基礎環境是通過使用anaconda來設定的
2.1 Jupyter更改啟動路徑
開啟Anaconda Prompt，在對應環境下執行jupyter notebook --generate-config，找到剛生成的組態檔jupyter_notebook_config.py，開啟後找到#c.NotebookApp.notebook_dir = 語句，將其改為c.NotebookApp.notebook_dir = '自定義啟動路徑'，然後儲存組態檔。
2.2 Jupyter更改中文語言
開啟Anaconda Prompt，在對應環境下執行pip install jupyterlab-language-pack-zh-CN，然後開啟jupyterlab，選擇"設定——語言——中文"，並重啟核心。
3. 安裝stata_kernel
3.1 註冊stata
用管理員許可權開啟Windows PowerShell，然後執行以下指令：
cd "D:\ProgramData\Stata16"
.\StataMP-64.exe /Register
其中
"D:\ProgramData\Stata17"為本地stata的安裝地址，StataMP-64.exe為MP版本stata的啟動程式名稱，如果是SE版本則改為StataSE-64.exe即可
3.2 安裝kernel
- 首先開啟Anaconda Prompt，然後執行以下指令：
conda update conda
python -m pip install --upgrade pip
pip install stata_kernel
- 然後在本地查詢
.stata_kernel.conf檔案（一般在C槽使用者檔案根目錄），開啟後將第二行改為stata_path = "D:\ProgramData\Stata17\StataMP-64.exe"，即本地stata程式的存放路徑。
需要注意的是，如果電腦中更新了stata版本（比如我之前是從stata16更新到stata17），僅僅重灌stata_kernel是不會自動更新stata_path的，需要將使用者資料夾下的.stata14資料夾刪除(即刪除舊版的資料夾，這是一個隱藏資料夾)，再重灌stata_kernel或手動修改stata_path才能繼續關聯。
- 最後再開啟Anaconda Prompt，執行以下指令：
python -m stata_kernel.install
4. 安裝stata語法高亮
開啟Anaconda Prompt，執行以下指令：
jupyter labextension install jupyterlab-stata-highlight
三、使用stata_kernel
開啟jupyterlab，選擇stata核心，像編寫python程式一樣使用stata吧！
四、解除安裝stata_kernel
開啟Anaconda Prompt，執行以下指令：
pip uninstall stata_kernel
jupyter kernelspec list
jupyter kernelspec remove stata
五、疑難雜症解決
1. 影象不顯示問題
當本地使用的是stata17版本時，可能會出現在jupyter中執行stata畫圖指令時無法輸出影象（僅會儲存影象至本地並輸出儲存路徑）的問題，這是因為Stata17引入了許多破壞與stata_kernel相容性的變化。
儘管在2022年4月5日已有開發者mcaceresb修復了這一問題，但stata_kernel的原作者似乎對於這個專案已經不再上心且已經很久未進行維護，導致最新版的stata_kernel發行包仍停留在2020年發行的v1.12.2，因此我們無法通過pip的方式進行更新，但我們依然可以從github上下載最新的原始碼在本地進行替換更新。
我們僅需在github上下載最新的stata_kernel包原始檔，解壓後將stata_kernel資料夾下的所有檔案複製貼上至當前開發環境中的stata_kernel安裝目錄（如我的路徑是D:\ProgramData\Anaconda3\Lib\site-packages\stata_kernel），並替換重複檔案即可。
2. 執行stata程式碼時核心無響應
檢查安裝anaconda時是否已將當前將Anaconda相關檔案路徑新增到了系統Path中，若有缺失則補充新增，新增方式為右鍵點選計算機——屬性——高階系統設定——高階——環境變數——系統變數——Path——編輯——新建，所需設定的環境路徑如下：
- 安裝路徑\Anaconda（呼叫Python時需要）
- 安裝路徑\Anaconda\Scripts（呼叫conda自帶指令碼時需要）
- 安裝路徑\Anaconda\Library\mingw-w64\bin（使用C with python時需要）
- 安裝路徑\Anaconda\Library\usr\bin
- 安裝路徑\Anaconda\Library\bin（呼叫jupyter notebook動態庫時需要）
例如，我新增的路徑如下：
D:\ProgramData\Anaconda3
D:\ProgramData\Anaconda3\Scripts
D:\ProgramData\Anaconda3\Library\mingw-w64\bin
D:\ProgramData\Anaconda3\Library\usr\bin
D:\ProgramData\Anaconda3\Library\bin
3. 其他疑難雜症
3.1 思路①：完全解除安裝並重灌Anaconda
開啟Anaconda Prompt，執行以下指令：
conda install anaconda-clean
anaconda-clean --yes
然後解除安裝anaconda並重新安裝
3.2 思路②：完全解除安裝並重灌stata
解除安裝stata_kernel——解除安裝stata——重灌stata——重灌stata_kernel