根据以下任一知识领域教授如何写一个简单直观的区块链代码段，并添加注释：Python编程、分布式系统和数据结构。

1. Python编程
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```python
# 一个简单的区块链代码示例

import hashlib
import time

# 定义区块类
class Block:
    def __init__(self, index, previous_hash, timestamp, data, nonce=0):
        self.index = index  # 区块的索引
        self.previous_hash = previous_hash  # 前一个区块的哈希值
        self.timestamp = timestamp  # 区块生成的时间戳
        self.data = data  # 区块中存储的数据
        self.nonce = nonce  # 用于工作量证明的随机数
        self.hash = self.calculate_hash()  # 当前区块的哈希值

    def calculate_hash(self):
        # 计算当前区块的哈希值
        block_string = f"{self.index}{self.previous_hash}{self.timestamp}{self.data}{self.nonce}"
        return hashlib.sha256(block_string.encode()).hexdigest()

    def __str__(self):
        # 打印区块信息
        return f"Block(index={self.index}, hash={self.hash}, previous_hash={self.previous_hash}, data={self.data}, nonce={self.nonce})"

# 定义区块链类
class Blockchain:
    def __init__(self):
        self.chain = [self.create_genesis_block()]  # 区块链中的第一个区块（创世区块）
        self.difficulty = 4  # 挖矿的难度

    def create_genesis_block(self):
        # 创建创世区块
        return Block(0, "0", time.time(), "Genesis Block")

    def get_latest_block(self):
        # 获取最新的区块
        return self.chain[-1]

    def add_block(self, new_block):
        # 给区块链添加新区块
        new_block.previous_hash = self.get_latest_block().hash
        new_block.hash = self.mine_block(new_block)
        self.chain.append(new_block)

    def mine_block(self, block):
        # 挖矿：找到一个符合难度要求的哈希值
        while block.hash[:self.difficulty] != "0" * self.difficulty:
            block.nonce += 1
            block.hash = block.calculate_hash()
        print(f"Block mined: {block.hash}")
        return block.hash

    def is_valid(self):
        # 验证区块链的有效性
        for i in range(1, len(self.chain)):
            current_block = self.chain[i]
            previous_block = self.chain[i - 1]

            if current_block.hash != current_block.calculate_hash():
                return False

            if current_block.previous_hash != previous_block.hash:
                return False

        return True

# 创建一个新的区块链实例
blockchain = Blockchain()

# 添加一些区块
blockchain.add_block(Block(1, "", time.time(), "Block 1 Data"))
blockchain.add_block(Block(2, "", time.time(), "Block 2 Data"))

# 打印区块链
for block in blockchain.chain:
    print(block)

# 验证区块链的有效性
print(f"Blockchain valid: {blockchain.is_valid()}")
```

### 代码说明：
1. **Block类**：代表区块链中的一个区块，包含索引、前一区块的哈希值、时间戳、数据、nonce（随机数）和当前区块的哈希值。
2. **Blockchain类**：管理整个区块链，包含一个链表结构用于存储区块，并提供添加新区块、挖矿和验证区块链有效性的方法。
3. **挖矿过程**：通过不断改变nonce值，直到找到一个符合难度要求的哈希值（前difficulty位为0）。
4. **验证过程**：检查每个区块的哈希值和前一区块的哈希值是否正确，以确保区块链未被篡改。

### 使用说明：
- 该代码实现了一个简单的区块链，可以创建区块、挖矿、添加新区块并验证区块链的有效性。
- 你可以根据需要修改难度值（`difficulty`）和区块中的数据（`data`）。
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