在 Python 中,可以使用 range 函數(shù)來(lái)生成一個(gè)包含閉區(qū)間內(nèi)所有整數(shù)的序列。
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例如,如果你想生成包含 1~10 的閉區(qū)間的整數(shù)序列,可以使用以下代碼:
?Copy code
for i in range(1, 11):
print(i)
上面的代碼將會(huì)生成包含 1~10 的整數(shù)序列,并依次輸出。
注意:range 函數(shù)的區(qū)間是左閉右開(kāi)的,所以在使用 range 生成閉區(qū)間時(shí),需要將區(qū)間的結(jié)束值加 1。
此外,你也可以使用 range 函數(shù)指定步長(zhǎng)來(lái)生成不連續(xù)的數(shù)字序列。例如,如果你想生成閉區(qū)間 [1, 10] 中所有奇數(shù)的序列,可以使用以下代碼:
?Copy code
for i in range(1, 11, 2):
print(i)
上面的代碼將會(huì)生成包含 1、3、5、7、9 的整數(shù)序列,并依次輸出。
迭代器是 23 種設(shè)計(jì)模式中最常用的一種(之一),在 Python 中隨處可見(jiàn)它的身影,我們經(jīng)常用到它,但是卻不一定意識(shí)到它的存在。在關(guān)于迭代器的系列文章中(鏈接見(jiàn)文末),我至少提到了 23 種生成迭代器的方法。有些方法是專門(mén)用于生成迭代器的,還有一些方法則是為了解決別的問(wèn)題而“暗中”使用到迭代器。
在系統(tǒng)學(xué)習(xí)迭代器之前,我一直以為 range() 方法也是用于生成迭代器的,現(xiàn)在卻突然發(fā)現(xiàn),它生成的只是可迭代對(duì)象,而并不是迭代器! (PS:Python2 中 range() 生成的是列表,本文基于Python3,生成的是可迭代對(duì)象)
于是,我有了這樣的疑問(wèn):為什么 range() 不生成迭代器呢?在查找答案的過(guò)程中,我發(fā)現(xiàn)自己對(duì) range 類型的認(rèn)識(shí)存在一些誤區(qū)。因此,本文將和大家全面地認(rèn)識(shí)一下 range ,期待與你共同學(xué)習(xí)進(jìn)步。
1、range() 是什么?
它的語(yǔ)法:range(start, stop [,step]) ;start 指的是計(jì)數(shù)起始值,默認(rèn)是 0;stop 指的是計(jì)數(shù)結(jié)束值,但不包括 stop ;step 是步長(zhǎng),默認(rèn)為 1,不可以為 0 。range() 方法生成一段左閉右開(kāi)的整數(shù)范圍。
對(duì)于 range() 函數(shù),有幾個(gè)注意點(diǎn):(1)它表示的是左閉右開(kāi)區(qū)間;(2)它接收的參數(shù)必須是整數(shù),可以是負(fù)數(shù),但不能是浮點(diǎn)數(shù)等其它類型;(3)它是不可變的序列類型,可以進(jìn)行判斷元素、查找元素、切片等操作,但不能修改元素;(4)它是可迭代對(duì)象,卻不是迭代器。
2、 為什么range()不生產(chǎn)迭代器?
可以獲得迭代器的內(nèi)置方法很多,例如 zip() 、enumerate()、map()、filter() 和 reversed() 等等,但是像 range() 這樣僅僅得到的是可迭代對(duì)象的方法就絕無(wú)僅有了(若有反例,歡迎告知)。這就是我存在知識(shí)誤區(qū)的地方。
在 for-循環(huán) 遍歷時(shí),可迭代對(duì)象與迭代器的性能是一樣的,即它們都是惰性求值的,在空間復(fù)雜度與時(shí)間復(fù)雜度上并無(wú)差異。我曾概括過(guò)兩者的差別是“一同兩不同”:相同的是都可惰性迭代,不同的是可迭代對(duì)象不支持自遍歷(即next()方法),而迭代器本身不支持切片(即 getitem () 方法)。
雖然有這些差別,但很難得出結(jié)論說(shuō)它們哪個(gè)更優(yōu)?,F(xiàn)在微妙之處就在于,為什么給 5 種內(nèi)置方法都設(shè)計(jì)了迭代器,偏偏給 range() 方法設(shè)計(jì)的就是可迭代對(duì)象呢?把它們都統(tǒng)一起來(lái),不是更好么?
事實(shí)上,Pyhton 為了規(guī)范性就干過(guò)不少這種事,例如,Python2 中有 range() 和 xrange() 兩種方法,而 Python3 就干掉了其中一種,還用了“李代桃僵”法。為什么不更規(guī)范點(diǎn),令 range() 生成的是迭代器呢?
關(guān)于這個(gè)問(wèn)題,我沒(méi)找到官方解釋,以下純屬個(gè)人觀點(diǎn) 。
zip() 等方法都需要接收確定的可迭代對(duì)象的參數(shù),是對(duì)它們的一種再加工的過(guò)程,因此也希望馬上產(chǎn)出確定的結(jié)果來(lái),所以 Python 開(kāi)發(fā)者就設(shè)計(jì)了這個(gè)結(jié)果是迭代器。這樣還有一個(gè)好處,即當(dāng)作為參數(shù)的可迭代對(duì)象發(fā)生變化的時(shí)候,作為結(jié)果的迭代器因?yàn)槭窍男偷?,不?huì)被錯(cuò)誤地使用。
而 range() 方法就不同了,它接收的參數(shù)不是可迭代對(duì)象,本身是一種初次加工的過(guò)程,所以設(shè)計(jì)它為可迭代對(duì)象,既可以直接使用,也可以用于其它再加工用途。例如,zip() 等方法就完全可以接收 range 類型的參數(shù)。
也就是說(shuō),range() 方法作為一種初級(jí)生產(chǎn)者,它生產(chǎn)的原料本身就有很大用途,早早把它變?yōu)榈鞯脑?,無(wú)疑是一種畫(huà)蛇添足的行為。
對(duì)于這種解讀,你是否覺(jué)得有道理呢?歡迎就這個(gè)話題與我探討。
3、range 類型是什么?
以上是我對(duì)“為什么range()不產(chǎn)生迭代器”的一種解答。順著這個(gè)思路,我研究了一下它產(chǎn)生的 range 對(duì)象,一研究就發(fā)現(xiàn),這個(gè) range 對(duì)象也并不簡(jiǎn)單。
首先奇怪的一點(diǎn)就是,它竟然是不可變序列!我從未注意過(guò)這一點(diǎn)。雖然說(shuō),我從未想過(guò)修改 range() 的值,但這一不可修改的特性還是令我驚訝。
翻看文檔,官方是這樣明確劃分的——有三種基本的序列類型:列表、元組和范圍(range)對(duì)象。(There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.)
這我倒一直沒(méi)注意,原來(lái) range 類型居然跟列表和元組是一樣地位的基礎(chǔ)序列!我一直記掛著字符串是不可變的序列類型,不曾想,這里還有一位不可變的序列類型呢。
那 range 序列跟其它序列類型有什么差異呢?
普通序列都支持的操作有 12 種。range 序列只支持其中的 10 種,不支持進(jìn)行加法拼接與乘法重復(fù)。
那么問(wèn)題來(lái)了:同樣是不可變序列,為什么字符串和元組就支持上述兩種操作,而偏偏 range 序列不支持呢?雖然不能直接修改不可變序列,但我們可以將它們拷貝到新的序列上進(jìn)行操作啊,為何 range 對(duì)象連這都不支持呢?
且看官方文檔的解釋:
…due to the fact that range objects can only represent sequences that follow a strict pattern and repetition and concatenation will usually violate that pattern.
原因是 range 對(duì)象僅僅表示一個(gè)遵循著嚴(yán)格模式的序列,而重復(fù)與拼接通常會(huì)破壞這種模式…
問(wèn)題的關(guān)鍵就在于 range 序列的 pattern,仔細(xì)想想,其實(shí)它表示的就是一個(gè)等差數(shù)列?。ㄟ?,高中數(shù)學(xué)知識(shí)沒(méi)忘…),拼接兩個(gè)等差數(shù)列,或者重復(fù)拼接一個(gè)等差數(shù)列,想想確實(shí)不妥,這就是為啥 range 類型不支持這兩個(gè)操作的原因了。由此推論,其它修改動(dòng)作也會(huì)破壞等差數(shù)列結(jié)構(gòu),所以統(tǒng)統(tǒng)不給修改就是了。
4、小結(jié)
回顧全文,我得到了兩個(gè)偏冷門(mén)的結(jié)論:range 是可迭代對(duì)象而不是迭代器;range 對(duì)象是不可變的等差序列。
若單純看結(jié)論的話,你也許沒(méi)有感觸,或許還會(huì)說(shuō)這沒(méi)啥了不得啊。但如果我追問(wèn),為什么 range 不是迭代器呢,為什么 range 是不可變序列呢?對(duì)這倆問(wèn)題,你是否還能答出個(gè)自圓其說(shuō)的設(shè)計(jì)思想呢?(PS:我決定了,若有機(jī)會(huì)面試別人,我必要問(wèn)這兩個(gè)問(wèn)題的嘿~)
由于 range 對(duì)象這細(xì)微而有意思的特性,我覺(jué)得這篇文章寫(xiě)得值了。本文是作為迭代器系列文章的一篇來(lái)寫(xiě)的,所以對(duì)于迭代器的基礎(chǔ)知識(shí)介紹不多,另外,還有一種特殊的迭代器也值得單獨(dú)成文,那就是生成器了。
for循環(huán)
加強(qiáng)循環(huán)(foreach for in)
格式:for in ---- 遍歷容器
例如:
ls = [1,2,3,4,5,6,7] ;
x = [1,2,3]
y = [7,7,6]
for z in x:
for a in y:
print(z,a)
登錄后復(fù)制
for 循環(huán)用于迭代序列(即列表,元組,字典,集合或字符串)。
這與其他編程語(yǔ)言中的 for 關(guān)鍵字不太相似,而是更像其他面向?qū)ο缶幊陶Z(yǔ)言中的迭代器方法。
通過(guò)使用 for 循環(huán),我們可以為列表、元組、集合中的每個(gè)項(xiàng)目等執(zhí)行一組語(yǔ)句。
函數(shù)range()
range ---- 范圍,區(qū)間
這個(gè)區(qū)間是前閉后開(kāi)的區(qū)間.
range(參數(shù)) ------- 表示的是從0開(kāi)始到參數(shù)結(jié)束,不包含這個(gè)參數(shù)的,前閉后開(kāi)的區(qū)間
for i in range(10):
print(i)
登錄后復(fù)制
range(參數(shù)1,參數(shù)2)----表示的是從參數(shù)1到參數(shù)2之間,不包含參數(shù)2,前閉后開(kāi)的區(qū)間
for i in range(10,15):
print(i)
登錄后復(fù)制
range(參數(shù)1,參數(shù)2,step)------表示的是從參數(shù)1到參數(shù)2以step為單位之間的數(shù),不包含參數(shù)2,前閉后開(kāi)的區(qū)間
for i in range(15,10,-1):
print(i)
登錄后復(fù)制
break 和 continue
for i in range(101):
# if i == 50: # break #終止循環(huán)
if i == 50:
continue#跳過(guò)此次循環(huán),繼續(xù)執(zhí)行下一次循環(huán)
print(i)
登錄后復(fù)制
如果用break那么它在50的時(shí)候就會(huì)退出循環(huán),用continue它將跳過(guò)50(沒(méi)有50這個(gè)數(shù))繼續(xù)循環(huán)
def zscj(i, j):
(Tab縮進(jìn))range_a = [j for j in range(21)]
(Tab縮進(jìn))lista = []
(Tab縮進(jìn))for x in range(i, j):
(Tab縮進(jìn))(Tab縮進(jìn))if x % 2 and i in range_a and j in range_a and i j and i % 2 == 1:
(Tab縮進(jìn))(Tab縮進(jìn))(Tab縮進(jìn))lista.append(x)
(Tab縮進(jìn))return lista
if __name__ == "__main__":
(Tab縮進(jìn))print(f"所取奇數(shù)列表為:{zscj(1,6)}")
(Tab縮進(jìn))result = 1
(Tab縮進(jìn))for j in zscj(1, 6):
(Tab縮進(jìn))(Tab縮進(jìn))result *= j
(Tab縮進(jìn))print(f"列表中所有奇數(shù)之積是:{result=}")
'''python運(yùn)行效果
所取奇數(shù)列表為:[1, 3, 5]
列表中所有奇數(shù)之積是:result=15
'''