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- oeasy Python 0118
- 这是 oeasy 系统化 Python 教程，从基础一步步讲，扎实、完整、不跳步。愿意花时间学，就能真正学会。
本教程同步发布在： 

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     GitHub： `https://github.com/overmind1980/oeasy-python-tutorial` 
     Gitee： `https://gitee.com/overmind1980/oeasypython` 
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多维列表_索引_切片_排序_歌曲乱序

回忆

配套视频
上次了解了音符四要素

要素	定义	影响因素	作用	举例
音高	音符的高低	发声体振动频率	构建旋律与和声框架	钢琴从左到右音高渐高
时长	音符发声持续的时间	发声体振动持续时长	时间上的长短比例形成节奏	全音符、四分音符
音强	音符发声的强弱程度	发声体振动幅度	情感起伏动态变化	激昂用强音轻柔用弱音
音色	音符声音的特色	发声体的材质、结构、发声方式等	赋予声音独特个性	钢琴清脆明亮二胡悠扬

设置好音轨的音色之后

每个音符都有自己的四要素
- 音色
- 音高
- 时值
- 音强
二维列表还能怎么玩呢？🤔

二维列表

原来的列表
- 属于一维列表

lst = [1, 2, 3]

列表的列表
- 就是二维列表

lst = [
		[1, 2, 3],
		[4, 5, 6],
		[7, 8, 9] ]
lst

可以让二维列表降维
- 变成一维列表吗？

索引降维

列表的列表
- 属于二维列表

lst 是一个 3*3 的二维列表
- 通过索引
- 得到了二维列表的第0个列表项
- 一维列表 [1, 2, 3]

3个列表项都能索引到吗？

索引

lst
lst[0]
lst[1]
lst[2]

得到三个列表项

可以进一步索引进去吗？

继续降维

lst
lst[0]
lst[0][0]
lst[0][1]
lst[0][2]

通过索引找到具体的列表项

可以 切片 吗？

切片

lst[0]
lst[0][:]
lst[0][0:]
lst[0][1:]
lst[0][:2]
lst[0][1:2]

可以再对 a[0] 这个一维列表
- 进行切片操作

可以先切片 吗？

切片操作

二维列表先切片

lst[0:]
lst[0:2]

得到的
- 还是这个二维列表

是按行 切出来的列表

可以继续切片吗？

连续切片

二维列表再切片
- 得到的还是二维列表

lst
lst[:]
lst[0:2]
lst[0:2][:1]
lst[0:2][1:]

切片维持原来的维度

对二维列表来说
- 切片是筛选
- 索引是降维

用负数进行索引
- 可以吗？

负数

lst[-1]
lst[-2]
lst[-3]

负数做索引
- 相当于倒着数

切片里能有负数吗？

效果

lst[-3:]
lst[-3:-1]
lst[-3:-1][-3:]
lst[-3:-1][-3:-1]

负数索引
- 逻辑和正数一样

索引表达式	含义
-len	第0个元素
index-len	第index个元素
-1	最后一个元素

二维列表有什么实际的应用吗？

音符和乐句

话要一句一句说
- 中间有喘气的时间

音乐里面也有气口
- 叫做乐句

音乐由 6个小乐句构成
- 每句结尾停顿

具体代码

from mido import Message, MidiFile, MidiTrack

mid = MidiFile()
track = MidiTrack()
mid.tracks.append(track)

# 定义小星星的音符（C 大调）
notes = [
    ['C4', 'C4', 'G4', 'G4', 'A4', 'A4', 'G4'],
    ['F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4', 'D4', 'C4'],
    ['G4', 'G4', 'F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4'],
    ['G4', 'G4', 'F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4'],
    ['C4', 'C4', 'G4', 'G4', 'A4', 'A4', 'G4'],
    ['F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4', 'D4', 'C4']
]

# 音符映射到 MIDI 音高
note_map = {
    'C4': 60, 'D4': 62, 'E4': 64, 'F4': 65, 'G4': 67, 'A4': 69, 'B4': 71,
    'C5': 72
}

# 设定节奏（四分音符时值为 480）
duration = 480
pause_duration = 480  # 句间停顿时间
fade_out_time = 480  # 过渡时间

for phrase in notes:
    for note in phrase:
        midi_note = note_map[note]
        track.append(Message('note_on', note=midi_note, velocity=64, time=0))
        track.append(Message('note_off', note=midi_note, velocity=64, time=duration))

    # 让停顿过渡自然，使用逐渐减弱的音量
    track.append(Message('note_off', note=0, velocity=32, time=fade_out_time))
    track.append(Message('note_off', note=0, velocity=0, time=pause_duration - fade_out_time))

mid.save("twinkle_twinkle_star.mid")
print(f"MIDI 文件已保存为 twinkle star")

能找出
- 第3个乐句的第1个小节吗？

找到音符

notes = [
    ['C4', 'C4', 'G4', 'G4', 'A4', 'A4', 'G4'],
    ['F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4', 'D4', 'C4'],
    ['G4', 'G4', 'F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4'],
    ['G4', 'G4', 'F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4'],
    ['C4', 'C4', 'G4', 'G4', 'A4', 'A4', 'G4'],
    ['F4', 'F4', 'E4', 'E4', 'D4', 'D4', 'C4']
]

列表索引从零开始
- 第3个乐句就是

notes[2]

再找第3个乐句的
- 前四个音符

notes[2][0: 4]

第3乐句的第1个小节
- 先找第3乐句
- 再找前四拍

这里面有啥重复吗？

中间重复

中间两句重复

print(notes[2] == notes[3])

首尾重复

前两句和后两句重复
- 可见重复的力量！

print(notes[:2] == notes[-2:])

有三维列表吗？

多维列表

import random
from mido import Message, MidiFile, MidiTrack, MetaMessage
import mido

# ====================== 全局配置区 ======================
NOTE_MAP = {
    '1': 60, '2': 62, '3': 64, '4': 65, '5': 67, '6': 69, '7': 71, '_5': 55
}
BEAT_VELOCITY = {1: 100, 2: 80, 3: 90, 4: 80}
INSTRUMENT =  1
TICKS_PER_BEAT = 480   
TEMPO_BPM = 120        # 播放速度

# ====================== 起承转合：四乐段×两乐句（优化嵌套结构） ======================
# 维度1：乐段（起/承/转/合）；维度2：乐句；维度3：小节（音符列表）
MELODY = [
    # ---------------------- 【起】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：两只老虎（第一遍）（移除多余的外层列表）
        [['1', 1], ['2', 1], ['3', 1], ['1', 1]],
        # 乐句2：两只老虎（第二遍）
        [['1', 1], ['2', 1], ['3', 1], ['1', 1]]
    ],
    
    # ---------------------- 【承】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：跑得快（第一遍）
        [['3', 1], ['4', 1], ['5', 2]],
        # 乐句2：跑得快（第二遍）
        [['3', 1], ['4', 1], ['5', 2]]
    ],
    
    # ---------------------- 【转】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：一只没有眼睛
        [['5', 0.5], ['6', 0.5], ['5', 0.5], ['4', 0.5], ['3', 1], ['1', 1]],
        # 乐句2：一只没有尾巴
        [['5', 0.5], ['6', 0.5], ['5', 0.5], ['4', 0.5], ['3', 1], ['1', 1]]
    ],
    
    # ---------------------- 【合】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：真奇怪（第一遍）
        [['2', 1], ['_5', 1], ['1', 2]],
        # 乐句2：真奇怪（第二遍）
        [['2', 1], ['_5', 1], ['1', 2]]
    ]
]

# ====================== MIDI生成函数（适配优化后的结构） ======================
def generate_midi():
    mid = MidiFile()
    track = MidiTrack()
    mid.tracks.append(track)
    
    # 设置速度、时间签名、乐器
    track.append(MetaMessage('set_tempo', tempo=mido.bpm2tempo(TEMPO_BPM)))
    track.append(MetaMessage('time_signature', numerator=4, denominator=4))
    track.append(Message('program_change', program=INSTRUMENT, time=0))
    
    # 遍历：乐段 -> 乐句（小节） -> 音符（简化嵌套层级）
    for section_idx, section in enumerate(MELODY, start=1):
        section_names = ['起', '承', '转', '合']
        print(f"\n===== 处理【{section_names[section_idx-1]}】乐段 =====")
        
        for phrase_idx, phrase in enumerate(section, start=1):
            print(f"  --- 处理【乐句{phrase_idx}】---")
            
            current_bar_beat = 1.0  # 小节内的节拍位置（从1拍开始）
            for note_idx, note_info in enumerate(phrase, start=1):
                note_name, duration = note_info
                midi_note = NOTE_MAP[note_name]
                duration_ticks = int(duration * TICKS_PER_BEAT)  # 转换为MIDI ticks
                
                # 确定当前节拍对应的力度
                beat_pos = int(current_bar_beat)
                beat_pos = beat_pos if beat_pos <= 4 else beat_pos % 4
                velocity = BEAT_VELOCITY.get(beat_pos, 64)
                
                # 打印音符信息（便于调试）
                print(f"    音符{note_idx}：{note_name}（{duration}拍）| 节拍={current_bar_beat:.1f} | 力度={velocity}")
                
                # 添加音符的开/关事件
                track.append(Message('note_on', note=midi_note, velocity=velocity, time=0))
                track.append(Message('note_off', note=midi_note, velocity=0, time=duration_ticks))
                
                # 更新小节内的节拍位置
                current_bar_beat += duration
    
    # 保存MIDI文件
    mid.save('two_tigers_qichenzhuanhe.mid')
    print("\n✅ 起承转合版MIDI生成完成！文件名：two_tigers_qichenzhuanhe.mid")

if __name__ == "__main__":
    generate_midi()

乐章分析

MELODY = [
    # ---------------------- 【起】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：两只老虎（第一遍）（移除多余的外层列表）
        [['1', 1], ['2', 1], ['3', 1], ['1', 1]],
        # 乐句2：两只老虎（第二遍）
        [['1', 1], ['2', 1], ['3', 1], ['1', 1]]
    ],
    
    # ---------------------- 【承】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：跑得快（第一遍）
        [['3', 1], ['4', 1], ['5', 2]],
        # 乐句2：跑得快（第二遍）
        [['3', 1], ['4', 1], ['5', 2]]
    ],
    
    # ---------------------- 【转】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：一只没有眼睛
        [['5', 0.5], ['6', 0.5], ['5', 0.5], ['4', 0.5], ['3', 1], ['1', 1]],
        # 乐句2：一只没有尾巴
        [['5', 0.5], ['6', 0.5], ['5', 0.5], ['4', 0.5], ['3', 1], ['1', 1]]
    ],
    
    # ---------------------- 【合】乐段 ----------------------
    [
        # 乐句1：真奇怪（第一遍）
        [['2', 1], ['_5', 1], ['1', 2]],
        # 乐句2：真奇怪（第二遍）
        [['2', 1], ['_5', 1], ['1', 2]]
    ]
]
len(MELODY)

整个旋律
- 总共 4段
- 每段 2句

想要随机次序播放乐段

随机变化

想让旋律列表的
- 4个乐段的次序
- 随机变化

random.shuffle(MELODY)
print(MELODY)

效果

这是在 乐段的层面上随机
- 可以在乐句的层面上随机吗？

乐句随机

起承转合四段
- 每个都是两小节重复
- 又见重复的力量！
- 乐句无法随机

小节中的音符可以随机吗？

随机变化

音符随机

# ====================== 核心操作：随机打乱指定小节 ======================
# 打乱“乐句1-小节2”的音符顺序（仅打乱音符播放顺序，保留时值）
random.shuffle(MELODY[0][1])  # MELODY[0]=乐句1，MELODY[0][1]=乐句1的第2小节
print(f"【打乱结果】乐句1-小节2的音符顺序：{MELODY[0][1]}")

第二小节
- 确实把音符次序打乱了

音符的要素可以随机吗？

音符要素随机

目前音符的两个要素
1. 音高
2. 时长

note = ['1', 1]

数据类型和物理意义都不相同
- 随机没有意义！

总结

这次我们了解了列表的嵌套(embedded)
- 列表项也可以是列表
- 可以一直嵌套下去

数字不只是简单的数字
- 在 结构 中的数字
可以在结构中 随机
- 也可以在结构中 排序 吗？
下次再说 👋
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二维列表

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音符和乐句

具体代码

找到音符

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首尾重复

多维列表

乐章分析

随机变化

乐句随机

随机变化

音符要素随机

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索引

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切片

切片操作

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效果

音符 和 乐句

具体代码

找到 音符

中间重复

首尾重复

多维列表

乐章分析

随机变化

乐句 随机

随机变化

音符要素随机

总结

音符和乐句

找到音符

乐句随机