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一、前言
Python是一种高级编程语言，由Guido van Rossum于1991年创建。它以简洁、易读的语法而闻名，并且具有强大的功能和广泛的应用领域。Python具有丰富的标准库和第三方库，可以用于开发各种类型的应用程序，包括Web开发、数据分析、人工智能、科学计算、自动化脚本等。
Python本身是一种伟大的通用编程语言，在一些流行的库（numpy，scipy，matplotlib）的帮助下，成为了科学计算的强大环境。本系列将介绍Python编程语言和使用Python进行科学计算的方法，主要包含以下内容：
- Python：基本数据类型、容器（列表、元组、集合、字典）、函数、类
- Numpy：数组、数组索引、数据类型、数组数学、广播
- Matplotlib：绘图，子图，图像
- IPython：创建笔记本，典型工作流程
二、实验环境
Python 3.7
运行下述命令检查Python版本
python --version 三、Python类（Class）
1、初始化方法（__init__）
class Person:
def __init__(self, name, age):
self.name = name
self.age = age
person = Person("Alice", 25)
print(person.name) # 输出: Alice
print(person.age) # 输出: 25 __init__方法用于初始化Person类的对象。通过self.name = name和self.age = age语句，将传递给构造函数的参数赋值给对象的属性。
2、属性和实例变量
class Circle:
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
circle = Circle(5)
print(circle.radius) # 输出: 5 Circle类具有一个属性radius，并且在初始化方法中使用传递的参数对其进行赋值。通过circle.radius可以访问对象的属性。
3、方法和实例方法
class Dog:
def __init__(self, name):
self.name = name
def bark(self):
print(f"{self.name} is barking!")
dog = Dog("Buddy")
dog.bark() # 输出: Buddy is barking! Dog类具有一个方法bark，通过self.name访问对象的属性，并输出相应的信息。
4、继承
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def eat(self):
print(f"{self.name} is eating.")
class Dog(Animal):
def bark(self):
print("Woof!")
dog = Dog("Buddy")
dog.eat() # 输出: Buddy is eating.
dog.bark() # 输出: Woof! Dog类继承自Animal类，并且可以使用Animal类中定义的方法和属性。子类可以添加新的方法，如bark。
5、多态
class Animal:
def __init__(self, name):
self.name = name
def make_sound(self):
pass
class Dog(Animal):
def make_sound(self):
print("Woof!")
class Cat(Animal):
def make_sound(self):
print("Meow!")
animals = [Dog("Buddy"), Cat("Whiskers")]
for animal in animals:
animal.make_sound() Animal类具有一个make_sound方法，但是在子类中具有不同的实现方式。通过遍历animals列表，可以调用不同类的make_sound方法实现多态。
6、类变量和静态方法
class Circle:
pi = 3.14159
def __init__(self, radius):
self.radius = radius
@staticmethod
def calculate_area(radius):
return Circle.pi * radius ** 2
circle = Circle(5)
print(circle.calculate_area(5)) # 输出: 78.53975
print(Circle.calculate_area(5)) # 输出: 78.53975 pi是一个类变量，被所有实例共享。calculate_area是一个静态方法，可以通过类名或实例来调用。
7、魔术方法
class Person:
def __init__(self, name):
self.name = name
def __str__(self):
return f"Person: {self.name}"
person = Person("Alice")
print(person) # 输出: Person: Alice __str__是一个魔术方法，用于返回对象的字符串表示。通过在类中定义__str__方法，可以自定义对象的字符串输出形式。