迭代器是 23 種設(shè)計模式中最常用的一種（之一），在 Python 中隨處可見它的身影，我們經(jīng)常用到它，但是卻不一定意識到它的存在。在關(guān)于迭代器的系列文章中（鏈接見文末），我至少提到了 23 種生成迭代器的方法。有些方法是專門用于生成迭代器的，還有一些方法則是為了解決別的問題而“暗中”使用到迭代器。
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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，生成的是可迭代對象）
于是，我有了這樣的疑問：為什么 range() 不生成迭代器呢？在查找答案的過程中，我發(fā)現(xiàn)自己對 range 類型的認(rèn)識存在一些誤區(qū)。因此，本文將和大家全面地認(rèn)識一下 range ，期待與你共同學(xué)習(xí)進步。
1、range() 是什么？
它的語法：range(start, stop [,step]) ；start 指的是計數(shù)起始值，默認(rèn)是 0；stop 指的是計數(shù)結(jié)束值，但不包括 stop ；step 是步長，默認(rèn)為 1，不可以為 0 。range() 方法生成一段左閉右開的整數(shù)范圍。
對于 range() 函數(shù)，有幾個注意點：（1）它表示的是左閉右開區(qū)間；（2）它接收的參數(shù)必須是整數(shù)，可以是負(fù)數(shù)，但不能是浮點數(shù)等其它類型；（3）它是不可變的序列類型，可以進行判斷元素、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象的方法就絕無僅有了（若有反例，歡迎告知）。這就是我存在知識誤區(qū)的地方。
在 for-循環(huán) 遍歷時，可迭代對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)雜度與時間復(fù)雜度上并無差異。我曾概括過兩者的差別是“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)論說它們哪個更優(yōu)。現(xiàn)在微妙之處就在于，為什么給 5 種內(nèi)置方法都設(shè)計了迭代器，偏偏給 range() 方法設(shè)計的就是可迭代對象呢？把它們都統(tǒng)一起來，不是更好么？
事實上，Pyhton 為了規(guī)范性就干過不少這種事，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，令 range() 生成的是迭代器呢？
關(guān)于這個問題，我沒找到官方解釋，以下純屬個人觀點 。
zip() 等方法都需要接收確定的可迭代對象的參數(shù)，是對它們的一種再加工的過程，因此也希望馬上產(chǎn)出確定的結(jié)果來，所以 Python 開發(fā)者就設(shè)計了這個結(jié)果是迭代器。這樣還有一個好處，即當(dāng)作為參數(shù)的可迭代對象發(fā)生變化的時候，作為結(jié)果的迭代器因為是消耗型的，不會被錯誤地使用。
而 range() 方法就不同了，它接收的參數(shù)不是可迭代對象，本身是一種初次加工的過程，所以設(shè)計它為可迭代對象，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，range() 方法作為一種初級生產(chǎn)者，它生產(chǎn)的原料本身就有很大用途，早早把它變?yōu)榈鞯脑挘瑹o疑是一種畫蛇添足的行為。
對于這種解讀，你是否覺得有道理呢？歡迎就這個話題與我探討。
3、range 類型是什么？
以上是我對“為什么range()不產(chǎn)生迭代器”的一種解答。順著這個思路，我研究了一下它產(chǎn)生的 range 對象，一研究就發(fā)現(xiàn)，這個 range 對象也并不簡單。
首先奇怪的一點就是，它竟然是不可變序列！我從未注意過這一點。雖然說，我從未想過修改 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）對象。（There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.）
這我倒一直沒注意，原來 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，不支持進行加法拼接與乘法重復(fù)。
那么問題來了：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行操作啊，為何 range 對象連這都不支持呢？
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 對象僅僅表示一個遵循著嚴(yán)格模式的序列，而重復(fù)與拼接通常會破壞這種模式…
問題的關(guān)鍵就在于 range 序列的 pattern，仔細(xì)想想，其實它表示的就是一個等差數(shù)列啊（喵，高中數(shù)學(xué)知識沒忘…），拼接兩個等差數(shù)列，或者重復(fù)拼接一個等差數(shù)列，想想確實不妥，這就是為啥 range 類型不支持這兩個操作的原因了。由此推論，其它修改動作也會破壞等差數(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，我得到了兩個偏冷門的結(jié)論：range 是可迭代對象而不是迭代器；range 對象是不可變的等差序列。
若單純看結(jié)論的話，你也許沒有感觸，或許還會說這沒啥了不得啊。但如果我追問，為什么 range 不是迭代器呢，為什么 range 是不可變序列呢？對這倆問題，你是否還能答出個自圓其說的設(shè)計思想呢？（PS：我決定了，若有機會面試別人，我必要問這兩個問題的嘿~）
由于 range 對象這細(xì)微而有意思的特性，我覺得這篇文章寫得值了。本文是作為迭代器系列文章的一篇來寫的，所以對于迭代器的基礎(chǔ)知識介紹不多，另外，還有一種特殊的迭代器也值得單獨成文，那就是生成器了。
配合列表可以實現(xiàn)，代碼如下：
r = [range(1,11),range(100,111,),range(1000,1011)]
for i in r:
print(list(i))
輸出：
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10]
[100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110]
[1000, 1001, 1002, 1003, 1004, 1005, 1006, 1007, 1008, 1009, 1010]
下面是關(guān)于range()函數(shù)的解釋：
Python3 range() 函數(shù)返回的是一個可迭代對象（類型是對象）
函數(shù)語法
range(stop)range(start, stop[, step])
參數(shù)說明：
start: 計數(shù)從 start 開始。默認(rèn)是從 0 開始。例如range（5）等價于range（0， 5）;
stop: 計數(shù)到 stop 結(jié)束，但不包括 stop。例如：range（0， 5） 是[0, 1, 2, 3, 4]沒有5
step：步長，默認(rèn)為1。例如：range（0， 5） 等價于 range(0, 5, 1)
#?Python3.6
string?=?input("輸入m和n，mn，以空格分離\n")
m,?n?=?map(int,?string.split())
number_range?=?{"start":?0,?"end":?2147483647}
if?m??number_range["start"]?or?n??number_range["end"]:
print("輸入數(shù)字越界。")
exit()
result?=?m
for?i?in?range(m+1,?n):
result?=?i
print("{}到{}按位與的結(jié)果是：{}={}".format(m,?n,?bin(result),?result))
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