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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容器（Containers）
0、容器介绍
Python中的容器是用于存储和组织数据的对象。常见的容器包括列表（List）、元组（Tuple）、集合（Set）和字典（Dictionary）。
- 列表是有序的可变容器，可以包含不同类型的元素，使用方括号（[]）来创建。
my_list = [1, 2, 3, 'a', 'b', 'c']- 元组是有序的不可变容器，也可以包含不同类型的元素，使用圆括号（()）来创建。
my_tuple = (1, 2, 3, 'a', 'b', 'c')- 集合是无序且不重复的容器，用于存储唯一的元素，使用大括号（{}）或者set()函数来创建。
my_set = {1, 2, 3, 'a', 'b', 'c'}- 字典是无序的键值对容器，用于存储具有唯一键的值，使用花括号（{}）或者dict()函数来创建。
my_dict = {'name': 'Alice', 'age': 25, 'city': 'New York'}这些容器都提供了不同的方法和操作，用于对数据进行存储、访问和处理。可以根据具体的需求选择适合的容器类型。
1、列表（List）
https://blog.csdn.net/m0_63834988/article/details/132768246?spm=1001.2014.3001.55012、元组（Tuple）
元组（tuple）是Python中的一种序列类型，类似于列表，它可以存储多个元素。与列表不同的是，元组是不可变的，一旦创建后就不能修改。
1. 初始化
a. 使用小括号()
my_tuple = ()这种方式创建的元组是空的，不包含任何元素。
使用小括号()和逗号分隔的元素创建元组：
my_tuple = (1, 2, 3)b. 省略小括号
my_tuple = 1, 2, 3逗号分隔的元素会被组合成一个元组。省略了小括号，但是仍然是一个元组。
c. tuple() 函数
tuple()函数可以将其他可迭代对象（如列表、字符串、字典等）转换为元组。
- 将列表转换为元组：
my_list = [1, 2, 3, 4, 5]
my_tuple = tuple(my_list)
print(my_tuple) # 输出：(1, 2, 3, 4, 5)- 将字符串转换为元组：
my_string = "Hello, World!"
my_tuple = tuple(my_string)
print(my_tuple) # 输出：('H', 'e', 'l', 'l', 'o', ',', ' ', 'W', 'o', 'r', 'l', 'd', '!')- 将字典转换为元组：
my_dict = {'a': 1, 'b': 2, 'c': 3}
my_tuple = tuple(my_dict)
print(my_tuple) # 输出：('a', 'b', 'c')2. 访问元组元素
a. 索引
# 使用索引访问元组中的特定元素
print(my_tuple[0]) # 输出：a
print(my_tuple[-1]) # 输出：db. 切片
# 使用切片操作获取元组的子序列
print(my_tuple[1:3]) # 输出：('b', 'c')
print(my_tuple[1:]) # 输出：('b', 'c', 'd')
print(my_tuple[:]) # 输出：('a', 'b', 'c', 'd')
print(my_tuple[1:-1]) # 输出：('b',)
print(my_tuple[:-1]) # 输出：('a', 'b', 'c')3. 元组的特性
a. 不可变
元组是不可变的，一旦创建后，不能修改元组的元素。无法对元组中的元素进行增加、删除或修改操作。
my_tuple = (1, 2, 3)
my_tuple[0] = 4 # 会引发一个类型错误（TypeError: 'tuple' object does not support item assignment）b. 包含不同类型
元组可以包含不同类型的元素，例如整数、字符串、浮点数等。
my_tuple = (1, "hello", 3.14)c. 可嵌套
元组可以嵌套，即元组中可以包含其他元组作为元素。
# 访问元组中的元素
element1 = nested_tuple[0]
print(element1) # 输出: (1, 'hello')
print(nested_tuple[2][0]) # 输出: world4. 元组的常用操作
a. 元组长度
b. 元素计数
c. 元组拼接
d. 元组重复
e. 检查元素是否存在于元组中
my_tuple = (1, 2, 3)
# 获取元组的长度
print(len(my_tuple)) # 输出：3
# 元素计数
print(my_tuple.count(2)) # 输出: 1（元素2在元组中出现的次数）
# 元组拼接
new_tuple = my_tuple + (4, 5)
print(new_tuple) # 输出：(1, 2, 3, 4, 5)
# 元组重复
repeated_tuple = my_tuple * 2
print(repeated_tuple) # 输出：(1, 2, 3, 1, 2, 3)
# 检查元素是否存在于元组中
print(2 in my_tuple) # 输出：True
print(4 not in my_tuple) # 输出：True5. 拆包
元组拆包（元组解构、Tuple Unpacking）是一种将元组的元素赋值给多个变量的方法。通过元组解构，可以方便地将元组中的值分配给对应的变量。
my_tuple = (1, 2, 3)
a, b, c = my_tuple
print(a) # 输出：1
print(b) # 输出：2
print(c) # 输出：3 在这个例子中，元组my_tuple包含了三个元素，分别是1、2和3。通过元组解构，我们将这三个值分别赋给了变量a、b和c。结果是变量a的值为1，变量b的值为2，变量c的值为3。
需要注意的是，变量的数量必须与元组中的元素数量相同，否则会引发异常。
- 变量的数量少于元组中的元素数量：
my_tuple = (1, 2, 3)
a, b = my_tupleValueError: too many values to unpack (expected 2)- 变量的数量多于元组中的元素数量：
my_tuple = (1, 2, 3)
a, b, c, d = my_tupleValueError: not enough values to unpack (expected 4, got 3)6. 遍历
a. for 循环
my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
for element in my_tuple:
print(element)b. enumerate()函数
my_tuple = (1, 2, 3, 4, 5)
for index, element in enumerate(my_tuple):
print(f"Index: {index}, Element: {element}")