k04. Коллекции list, tuple, dict, set

1. Цели урока

После этого урока вы будете уметь своими словами и в коде:

• создавать списки, читать элементы по индексу, брать срезы, добавлять элементы;
• объяснить, чем кортеж отличается от списка, и когда кортеж уместен для точки маршрута;
• создавать словарь параметров, читать значение по ключу, безопасно использовать метод get, обновлять значение;
• собирать множество уникальных режимов из «лога» и проверять вхождение элемента;
• выбрать подходящую коллекцию под задачу (маршрут, параметры, уникальные режимы, пачка телеметрии);
• написать простой list comprehension для фильтрации учебной телеметрии;

2. Словарь урока

3. Зачем коллекции программисту БПЛА

Представьте, что вы пишете маленький наземный помощник. За одну минуту он может получить десятки сообщений телеметрии, список точек миссии и таблицу параметров. Если завести отдельную переменную на каждое число, код станет трудночитаемым из-за множества имён. Коллекции дают структуру.

4. Список list

Создание, индексы, срезы

Список создают квадратными скобками. Элементы разделяют запятыми. Порядок сохраняется.

modes = ["STABILIZE", "LOITER", "GUIDED", "AUTO", "RTL"]
print(modes)
print(len(modes))      # сколько элементов
print(modes[0])        # первый — STABILIZE
print(modes[-1])       # последний — RTL
print(modes[2:4])      # с индекса 2 до 4 не включая → GUIDED, AUTO

Добавление и изменение

modes = ["LOITER", "GUIDED"]
modes.append("AUTO")     # добавить в конец
modes[0] = "STABILIZE"   # заменить элемент
print(modes)

Полезные методы на старте:

Обход списка и enumerate

Обход значит: взять элементы по одному и с каждым что-то сделать. В Python для этого обычно пишут цикл for.

# Список учебных имён режимов полёта (порядок важен)
modes = ["GUIDED", "AUTO", "RTL"]

# Простой обход: на каждом шаге mode — очередная строка из списка
for mode in modes:
    print("mode:", mode)

# enumerate — встроенная функция Python.
# Она к каждому элементу «приклеивает» номер позиции (с нуля).
# i    — номер (0, 1, 2, ...)
# mode — сам элемент списка
for i, mode in enumerate(modes):
    print(f"[{i}] {mode}")

5. Кортеж tuple

Кортеж похож на список: есть порядок и индексы. Главное отличие — после создания кортеж не предназначен для изменения на месте. Нельзя сделать wp[0] = ... и нельзя append.

# (широта, долгота, высота_м)
wp = (55.751244, 37.618423, 40.0)
lat, lon, alt_m = wp    # распаковка
print(lat, lon, alt_m)
print(wp[2])            # высота

Список кортежей — удобная учебная миссия:

mission = [
    (55.751244, 37.618423, 0.0),
    (55.752000, 37.620000, 40.0),
    (55.753500, 37.615000, 40.0),
]

for i, wp in enumerate(mission):
    lat, lon, alt_m = wp
    print(f"WP{i}: {lat:.6f}, {lon:.6f}, {alt_m:.1f} m")

6. Словарь dict

Ключ и значение

Словарь хранит пары. Слева ключ, справа значение. Для параметров автопилота это самый естественный вид.

params = {
    "FRAME_CLASS": 1,
    "RTL_ALT": 5000,
    "FS_GCS_ENABLE": 1,
    "BATT_LOW_VOLT": 14.4,
}

print(params["RTL_ALT"])
params["BATT_LOW_VOLT"] = 14.2
print(params["BATT_LOW_VOLT"])

Безопасное чтение get

params = {"RTL_ALT": 5000}

print(params.get("RTL_ALT"))              # 5000
print(params.get("Q_ENABLE"))             # None, если ключа нет
print(params.get("Q_ENABLE", "not set"))  # значение по умолчанию

Обход словаря: метод items

Часто нужно не одно значение, а все пары из словаря по очереди. Например, напечатать учебный набор параметров на экран или записать их в файл лога. Это похоже на то, как вы открываете тетрадь и читаете строку за строкой: слева название настройки, справа её число.

Простыми словами, что такое items. У словаря есть метод (то есть встроенная команда объекта) с именем items. Когда вы пишете params.items(), Python не возвращает «просто список чисел». Он даёт последовательность пар. Каждая пара состоит из двух частей:

• слева — ключ (имя параметра, строка вроде RTL_ALT);
• справа — значение (число или другой объект, который хранится под этим именем).

Цикл for забирает эти пары по одной. Запись for name, value in ... называется распаковкой: первая часть пары попадает в переменную name, вторая — в переменную value. Имена переменных вы выбираете сами; name и value — просто понятные слова «имя» и «значение».

# Учебный словарь: имя параметра → значение
# (в PyCharm пишите обычные символы; на сайте для ZOO знаки сравнения могут быть полноширинными)
params = {
    "RTL_ALT": 5000,       # учебная высота RTL (смысл единиц — позже)
    "FS_GCS_ENABLE": 1,    # 1 часто значит «включено» в учебных примерах
}

# params.items() отдаёт пары (ключ, значение) по одной
for name, value in params.items():
    # name  — строка с именем параметра
    # value — то, что лежит в словаре под этим именем
    print(f"{name} = {value}")

# Только ключи (имена), без значений:
print("имена:", list(params.keys()))

# Только значения, без имён:
print("значения:", list(params.values()))

Проверка «есть ли такой ключ в словаре» — отдельная операция, не путайте её с items:

params = {"RTL_ALT": 5000}

# Оператор in для словаря проверяет КЛЮЧИ (имена), не значения
if "RTL_ALT" in params:
    print("Параметр RTL_ALT в словаре есть")
else:
    print("Параметра RTL_ALT нет")

7. Множество set

Множество хранит каждый элемент только один раз. Порядок при печати не стоит воспринимать как «закон маршрута» — для упорядоченных последовательностей берите list.

log_modes = ["LOITER", "LOITER", "GUIDED", "AUTO", "AUTO", "RTL"]
unique = set(log_modes)
print(unique)
print("AUTO" in unique)   # True
print("ACRO" in unique)   # False

unique.add("LAND")
unique.discard("ACRO")    # удалить, если есть; если нет - ошибки не будет
print(sorted(unique))     # sorted даёт обычный список по алфавиту

8. Что выбирать под задачу

9. List comprehension (кратко)

Когда нужно построить новый список из старого, Python позволяет записать это компактно. Всегда умейте сделать то же самым циклом for.  Comprehension не обязателен, но часто очень удобен.

samples = [
    {"alt_m": 5.0, "mode": "GUIDED"},
    {"alt_m": 12.0, "mode": "AUTO"},
    {"alt_m": 20.0, "mode": "AUTO"},
]

alts = [s["alt_m"] for s in samples]
print(alts)

auto_only = [s for s in samples if s["mode"] == "AUTO"]
print(len(auto_only))

Тот же смысл развёрнуто:

alts = []
for s in samples:
    alts.append(s["alt_m"])

10. Типичные ошибки

a = [1, 2, 3]
b = a          # b — ещё одно имя того же списка
b.append(4)
print(a)       # [1, 2, 3, 4] — сюрприз для новичка

a = [1, 2, 3]
b = list(a)    # поверхностная копия списка
b.append(4)
print(a)       # [1, 2, 3]
print(b)       # [1, 2, 3, 4]

11. Практика

Запускайте файлы из code/M01_python/ в venv проекта. Ниже — краткое содержание; полные скрипты уже в материалах курса.

git add code/M01_python/k04_*.py
git commit -m "K04: list tuple dict set practice"

12. Проверьте себя

1. Чем list отличается от tuple? Приведите пример точки маршрута.
2. Почему параметры автопилота удобно хранить в dict, а не в list?
3. Что вернёт params.get("NOPE", 0), если ключа нет?
4. Зачем set при разборе лога режимов?
5. Что такое индекс 0 и индекс -1 в списке?
6. Чем опасна запись b = a для двух «списков», если потом менять b?
7. Когда list comprehension уместен, а когда лучше обычный for?
8. Какую коллекцию выберете для «очередь последних 50 высот» и почему?

13. Чек-лист самопроверки

• Создаю list, читаю [0] и [-1], делаю срез, append
• Обхожу список через for и enumerate
• Создаю tuple точки (lat, lon, alt) и распаковываю поля
• Понимаю, что tuple нельзя append
• Создаю dict параметров, читаю по ключу, обновляю значение
• Использую get со значением по умолчанию
• Обхожу dict через items
• Собираю set уникальных режимов и проверяю in
• Могу выбрать list/tuple/dict/set под задачу БПЛА
• Запускал k04_task1 … k04_task5 в venv
• Сделал git commit по K04

14. Что дальше

• Предыдущий: K03 · Синтаксис и типы
• Текущий: K04 · Коллекции
• Следующий: K05 · Функции и управление потоком
• Горизонт M1: K12 CLI-проект и гейт G1