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 = nameself.age = ageperson = 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 = radiuscircle = 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 = namedef 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 = namedef 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 = namedef make_sound(self):passclass 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 = 3.14159def __init__(self, radius):self.radius = radius@staticmethoddef calculate_area(radius):return Circle.pi * radius ** 2circle = 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 = namedef __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。