Python range() 函数

说明

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range 对象是（rangeobject） Python 内置的对象，它可以认为是一个不可变的数字序列，通常用于在 for 循环中指定循环的次数。虽然被称为函数，但 range 实际上是一个不可变的序列类型。

快速使用

以下案例为定义了一个 range 类型数据，需要迭代展开。

# 定义 range 对象
r = range(4)
r
# range(0, 4)

# 展开方法
[i for i in range(4)]
list(r)
[*r]
# [0, 1, 2, 3]
tuple(r)
# (0, 1, 2, 3)

# 定义示例
range(4) # [0, 1, 2, 3]
range(0, 4) # [0, 1, 2, 3]
range(2, 6) # [2, 3, 4, 5]
range(2, 10, 3) # [2, 5, 8]

# 负数
range(-10, 10, 5) # [-10, -5, 0, 5]
range(10, 1, -2) # [10, 8, 6, 4, 2]
range(1, 10, -1) # []

# 展开方法

语法

语法形式有两种：

range(stop) 和 range(start, stop[, step])

参数

start: 可选，数列的开始，默认从 0
stop: 必传，数列的结束（不包含）
step: 可选，步长，默认是 1

参数说明

以上三个参数必须是整数（integers），或者内置 int 类型，以及任何实现 __index__() 特殊方法的对象
如果省略 step 参数，则默认为 1
如果省略 start 参数，则默认为 0
如果步长为零，则会引发 ValueError

生成规划

如果 step 为正值，确定 range r 内容的公式为 r[i] = start + step*i 其中 i >= 0 且 r[i] < stop。
如果 step 为负值，确定 range 内容的公式仍然为 r[i] = start + step*i，但限制条件改为 i >= 0 且 r[i] > stop。
如果 r[0] 不符合值的限制条件，则该 range 对象为空。 range 对象确实支持负索引，但是会将其解读为从正索引所确定的序列的末尾开始索引。
元素绝对值大于 sys.maxsize 的 range 对象是被允许的，但某些特性 (例如 len()) 可能引发 OverflowError。

特点

相比常规 list 或 tuple，range 对象总是占用固定数量的（较小）内存，不论其所表示的范围有多大，因为它只保存了 start、stop 和 step 值，并会根据需要计算具体单项或子范围的值。

属性和方法

range() 函数创建的 rangeobject，有三个属性和两个方法，不过相对使用较少。

# 定义范围对象 rangeobject
r = range(1, 10, 2)
list(r) # 转为列表
# [1, 3, 5, 7, 9]

属性

# 属性
r.start # 1 开始值
r.stop # 10 终止值
r.step # 2 步长

方法

# 返回值的出现次数
r.count(1) # 1
r.count(10) # 0

# 返回值的索引
r.index(3) # 1
# 如果该值不存在，则引发值错误
r.index(10) # ValueError: 10 is not in range

使用

可用列表推导式来展开 range 对象：

[i for i in range(4)] # [0, 1, 2, 3]

用在 for 循环中：

for i in range(2, 10, 2):
    print(i, end=' ')

# 4 6 8

如果，不知道要生成多长的 range, 可以通过 len() 来获取长度：

var = 'hello'
for i in range(len(var)):
    print(var[i])

相关操作

range 对象实现了 collections.abc.Sequence 抽象基类（ABC），提供如包含检测、元素索引查找、切片等特性，并支持负索引。

from collections import abc

isinstance(r, abc.Sequence)
# True

type(r)
# range

issubclass(range, abc.Sequence)
# True

range 对象实现了一般序列的所有操作，但拼接和重复除外（这是由于 range 对象只能表示符合严格模式的序列，而重复和拼接通常都会违反这样的模式）。

r = range(0, 20, 2)
r
# range(0, 20, 2)
list(r)
# [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18]
len(r)
# 10
max(r)
# 18
sum(r)
# 90
iter(r)
# <range_iterator at 0x7f9b3a7ad4a0>
11 in r
# False
10 in r
# True
r.index(10)
# 5
r[5]
# 10
r[:5]
# range(0, 10, 2)
r[-1]
# 18

不支持拼接和重复：

r + [1,2]
# TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'range' and 'list'

r + r
# TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'range' and 'range'

r*3
# TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'range' and 'int'

使用 == 和 != 检测 range 对象是否相等是将其作为序列来比较。也就是说，如果两个 range 对象表示相同的值序列就认为它们是相等的。（请注意比较结果相等的两个 range 对象可能会具有不同的 start, stop 和 step 属性，例如 range(0) == range(2, 1, 3) 而 range(0, 3, 2) == range(0, 4, 2)。）

版本变化

主要有：

在 3.2 版更改: 实现 Sequence ABC。支持切片和负数索引。使用 int 对象在固定时间内进行成员检测，而不是逐一迭代所有项。
在 3.3 版更改: 定义 '==' 和 '!=' 以根据 range 对象所定义的值序列来进行比较（而不是根据对象的标识）。
3.3 新版功能: start, stop 和 step 属性。

其他

range 对象的步长只能为整型，但实际需求中可能需要浮点型，可以考虑 numpy.linspace，或者参考纯 Python 实现的支持浮点的惰性序列。

参考

https://docs.python.org/zh-cn/3/library/stdtypes.html#range