2.1. list及其操作

list(列表)是Python语言的一种基本数据类型，形式简洁但功能强大。本节教程我们了解Python的列表型对象及其操作。

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2.1.1. 定义list的方法

最简单的定义list型对象的方法就是“l = []”，这个语句的目的是定义一个空的列表，其中“[]”是Python中列表的界定符号， 任意对象的列表都必须使用“[]”进行界定，如“[0,1,2,3,4]”是一个最简单的列表，包含有5个数据。

使用“l = [0,1,2,3,19,7]”定义一个包含6个数据的列表。这种方法常用于定义一个常量列表。譬如，我们可以定义一组RGB颜色列表， “colors = [ (255,0,0), (255,127,0), (127,127,0), (0,255,0), (0,255,127), (0,0,255), (0,127,127) ]”， 列表中每一项是一个三基色元组数据。

列表的各项不必是相同的类型，如“l = [1, ‘hiibot’, ‘a’, 9, [0,1,2], 10]”不仅包含有数值型、字符串型列表项， 还包含有子列表项。可见，列表是一种数据容器，可以包含多种不同类型的

使用迭代器定义列表，如“l = [x**2 for x in range(10)]”定义0~9共10个整数的平方的列表，即 [0, 1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81]。“range()”是Python内置的基本迭代器。类似地，我们用下面的代码可以定义一个随机数列表：

import random
r = [random.randint(10 , 100)  for _ in range(5)]
print(r)

将程序保存到BlueFi的/CIRCUITPY/code.py文件中，执行结果为：

code.py output:
[80, 63, 29, 63, 46]

我们使用“random.randint(10 , 100)”和迭代器“range(5)”生成一个包含有5项10~100之间的随机整数，所以你每次执行程序时，输出结果都不同。

更多种定义列表的方法请查阅Python语言的相关参考资料。

2.1.2. 访问list某一项的方法

列表是一种有序的数据结构，他的每一项都有一个固定的索引值(index)，通过索引值可以访问列表的每一项。

如果定义“l = [1, ‘hiibot’, ‘a’, 9, [0,1,2], 10]”，则“l[0]”代表列表中的首项(即数值1)，“l[1]”代表’hiibot’字符串， “l[4]”代表子列表“[0,1,2]”。很显然，列表的每一项都作为一个整体来访问，无论该项的是什么类型。如果你需要访问列表中的子列表 的某一项，仍继续使用“[index]”形式，如“l[4][1]”代表子列表“[0,1,2]”的第1项(即数值1)。对于的字符串型列表项，如“l[1][3]” 代表’hiibot’的第3个字符(即字符‘b’)。

上面这些访问方法都是从第0项开始向列表尾部逐项索引，Python的列表访问也可以逆序进行，譬如“l[-1]”代表列表最后一项(即数值10)， “l[-4]”代表字符‘a’。

总之，作为一种有序的数据结构，列表的每一项都可以使用“listName[index]”来访问，如果index是正数，默认从列表的第0项到 第“len(l)-1”项(即列表的最后一项)；如果index为负数，默认从列表的最后一项到第0项。

特别值得注意的是，使用“listName[index]”访问列表中的第index项，index的有效值：-len(listName) ~ 0 ~ len(listName)-1。 如果定义“l = [1, ‘hiibot’, ‘a’, 9, [0,1,2], 10]”，index的有效值是 -6 ~ 0 ~ 5。如果index超出有效值范围，将会导致脚本 程序执行错误，系统将给出错误提示“IndexError: list index out of range”。

2.1.3. list的切片操作

list的切片，即截取list的某些连续子项组成一个子列表。list切片操作的操作符为“:”.

将BlueFi连接到电脑，打开MU编辑器并按“串口”按钮和“Ctrl+c”键，进入REPL模式，执行以下的程序可以更好地理解列表的切片操作：

>>> l = [1, 'hiibot', 'a', 9, [0,1,2], 10]
>>> l[1:3]
['hiibot', 'a']
>>> l[3:5]
[9, [0, 1, 2]]
>>> l[3:]
[9, [0, 1, 2], 10]
>>> l[:3]
[1, 'hiibot', 'a']
>>>

列表切片操作符“:”前的数值为切片起始项index，“:”后的数值为切片终止项index，其中终止项不包含在切片中。如果没有指定起始项时，默认从 列表的首项开始；如果没有指定终止项时，默认为列表的最后一项。

2.1.4. 数值list的计算操作

数值型列表中的各项都是数值，Python的计算类函数和list的内部函数可以对列表实施数值计算，譬如确定最大值、最小值、排序、逆序、列表的项数等计算。

将BlueFi连接到电脑，打开MU编辑器并按“串口”按钮和“Ctrl+c”键，进入REPL模式，执行以下的程序可以更好地理解数值型列表的计算：

>>> import random
>>> r = [random.randint(10 , 100)  for _ in range(5)]
>>> r
[42, 39, 16, 19, 96]
>>> min(r)
16
>>> max(r)
96
>>> r.sort()
>>> r
[16, 19, 39, 42, 96]
>>> r.reverse()
>>> r
[96, 42, 39, 19, 16]
>>> len(r)
5
>>>

这个示例中，5个随机数组成一个数值型列表，使用Python内部函数“min()”和“max()”分别确定数值型列表中最小值和最大值，并使用 list的内部函数“sort()”对数值型列表各项实施升序排列，以及list的内部函数“reverse()”对列表实施逆序排列。

list没有内部函数直接实现数值型列表的降序排列，组合“sort()”和“reverse()”函数可以实现数值型列表的降序排列。

2.1.5. list的内部函数

使用list的内部函数我们可以对列表实施追加、移除、插入、搜索、统计、扩展等操作。在BlueFi的REPL模式，我们使用“dir()”或“help()” 函数可以确定BlueFi所支持的列表内部函数：

>>> l = [x for x in range(10)]
>>> dir(l)
['__class__', 'append', 'clear', 'copy', 'count', 'extend', 'index', 'insert', 'pop', 'remove', 'reverse', 'sort']
>>>

list的内部函数简要说明：

• append()，在列表末尾追加一个新的列表项，如“l.append( obj )”，其中“obj”可以是任意类型的Python对象
• clear()，清除列表(结果为一个空列表)，如“l.clear()”，执行后l是一个空列表，相当于“l=[]”
• copy()，列表的副本，如“lc = l.copy()”
• count()，统计指定的对象出现在列表中的总次数，如“count_obj = l.count( obj )”
• extend()，使用新的对象扩展列表，如“l.extend( [11, 12, 13] )”，相当于将列表“[11,12,13]”追加到原列表的尾部
• index()，确定指定对象在列表中的索引，如“p5=l.index(5)”。注意，如果指定在对象在列表中有多个，将返回第一个出现指定对象的位置
• insert()，将指定的对象插入到列表中的指定位置，如“l.insert( 3, obj )”，将对象插入到第3项的后面
• pop()，移除列表的末项或指定项，如“l.pop()”移除列表的末项，如“l.pop(3)”移除列表中的第3项
• remove()，从列表移除指定的对象，如“l.remove( obj )”
• reverse()，将列表逆序排列，即首项变为末项，按逆序重新排列列表
• sort()，将列表按升序排列，这个函数仅对数值型列表有效，如果列表中有非数值项将会发生错误

下面的示例中，我们使用列表的内部函数对list实施一些操作，帮助你理解列表的一些操作：

import random
r = [random.randint(10 , 100)  for _ in range(5)]
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
r.append(88), r.append(99)
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
print( r.count(88) )
print( r.index(88) )
r.remove(88)
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
r.pop()
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
r.insert(2, 88)
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
print( r.index(88) )
r.sort()
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )
r.reverse()
print( "list:{}, length:{}".format(r, len(r)) )

将上述示例程序保存到BlueFi的/CIRCUITPY/code.py文件，执行结果如下：

2.1.6. 遍历list

使用“for”程序结构我们可以遍历list的各项：

• for term in list

这种遍历列表的程序结构相当于一种生成器，每个循环会返回列表list中的一个对象，遍历顺序从首项到末项，循环次数等于len(list)。

下面的示例中，我们使用list及其内部函数定义一个呼吸灯亮度的数据列表，然后使用这个列表控制BlueFi白光灯的亮度，你将会看到 白光灯的“呼吸”效果。程序代码如下：

import time
from hiibot_bluefi.basedio import PWMLED
led = PWMLED()
l = [x for x in range(0, 65535, 5535)]
lc = l.copy()
lc.reverse()
l.extend(lc)

while True:
    for b in l:
        led.white = b//5
        time.sleep(0.1)

注意，第11行代码的“b//5”目的是确保亮度设定值为整数，并将白光灯的亮度衰减到20%，避免过亮刺眼。与前面教程中的LED呼吸灯效果相比， 这个示例程序的效果几乎完全相似，但是该示例中我们使用list定义一组“呼吸”规律变化的数据列表，避免计算和逻辑判断并实现同样的效果。 程序执行效果如下图：

本示例程序的第4～7行的4个语句中，首先生成一个列表l，即[0, 5535, 11070, .., 60885]；然后复制另一个列表lc；将列表lc倒序； 并用lc扩展原列表l，扩展后的列表l=[0, 5535, 11070, .., 60885, 60885, .., 11070, 5535, 0]，列表中共有22项数据，22项数值 的变化规律：从0逐渐变大到60885，然后再从60885逐渐变小到0。将这一规律的护具列表当作白色LED的亮度，我们就看到“呼吸灯”效果。

对上面的示例稍作修改，我们即可实现BlueFi的5颗RGB彩灯呈现“呼吸”效果：所有灯珠从灭逐渐变为红，然后从红渐变灭。效果如下图：

对应的程序代码如下：

import time
from hiibot_bluefi.basedio import NeoPixel
pixels = NeoPixel()
r = [x for x in range(0, 255, 25)]
rc = r.copy()
rc.reverse()
r.extend(rc)

while True:
    for b in r:
        pixels.fillPixels((b, 0, 0))
        pixels.pixels.show()
        time.sleep(0.1)

这个示例中原始列表r，即[0, 25, 50, .., 250]为RGB颜色的单分量的值，取值范围0～255。我们使用列表的复制、逆序和扩展等操作生成 一个红色分量的渐变最大再渐变为0的列表，使用“for term in list”遍历列表，以及“pixels.fillPixels((b, 0, 0))”和 “pixels.pixels.show()”让BlueFi的5颗RGB彩灯实现渐变红再渐变灭的“呼吸”效果。

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总结：

• list
• 列表的定义
• 访问列表中的某一项
• 访问列表中的某些项：列表切片
• 列表的操作：排序和倒序/逆序、插入和移除、追加和弹出、统计、清除、扩展等
• 列表的遍历
• 列表的应用