我們將繼續(xù)深入研究各種Python函數(shù)、模塊和庫的內(nèi)部工作方式。在研究了enumerate()之后，我們現(xiàn)在來研究另一個重要的函數(shù)——range()。

在本文中，我們將探討range()的功能并突出研究它的用例——您將了解如何在Python中有效地使用range()，了解它的強大的方面和局限性。與range()相關(guān)的問題經(jīng)常會在技術(shù)面試中出現(xiàn)——你查看過我們的Python面試問題了嗎?

(與往常一樣，本文中的代碼來自Python 3)

那么range()在Python中到底是做什么呢?

range()是一個內(nèi)置函數(shù)，這意味著Python是預先打包了它的。這個函數(shù)可以創(chuàng)建一個數(shù)字序列(稱為range對象)并返回它。當然，您可以將這組數(shù)字用于各種目的: 如下所示，range()實際上能很好地與循環(huán)一起使用。

下面是Python help()模塊提供的一個更專業(yè)的解釋:

" 返回一個對象，該對象會從開始數(shù)字(包括)到停止數(shù)字(不包括)按步長生成一個整數(shù)序列。range(i, j)會產(chǎn)生i, i+1, i+2，…，j-1。開始數(shù)字默認為0，停止數(shù)字被省略!range(4)會產(chǎn)生0,1,2,3。這些正是一個4元素列表的有效索引。當給定一個步長時，它指定了遞增數(shù)(或遞減數(shù))。

Python中range()的語法

讓我們設(shè)想最簡單的場景: range(5)

range()函數(shù)的語法很簡單——我們調(diào)用函數(shù)并輸入?yún)?shù):

讓我們仔細看看每個參數(shù)的作用:

start是一個可選參數(shù)，它定義了序列的起始點。如果未指定，則默認為0。

stop是定義序列終止點的必需參數(shù)。

step是一個可選參數(shù)，它定義了步長大小(即序列中各個整數(shù)之間被忽略的整數(shù)數(shù)量)。如果未指定，則默認為0。

在Python中組合range()和List()

假設(shè)參數(shù)為5時，我們可能想要展示序列中實際使用了哪些數(shù)字。要做到這一點，我們可以使用另一個Python內(nèi)置函數(shù)——list——來創(chuàng)建一個由函數(shù)調(diào)用range(5)將產(chǎn)生的數(shù)字組成的列表:

這將輸出：

在Python中將Range()與for循環(huán)組合

或者，我們可以使用一個for循環(huán)——它允許我們多次執(zhí)行給定的命令。這個過程稱為迭代，我們可以使用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)(如字符串或列表)來指定“重復”的確切數(shù)量。當然，我們也可以使用range()函數(shù)來實現(xiàn)這個目的——它基本上會運行該命令N次。

由于Python清晰的語法，我們很容易記住for循環(huán)是如何工作的:“對于某個東西中的每個元素/部分/項，這樣做。”然而，它的輸出將是垂直的(每個print調(diào)用將以一個新行結(jié)束)——一些開發(fā)人員可能會發(fā)現(xiàn)它不方便或可讀性不強。要水平打印輸出，我們可以在print函數(shù)中添加end參數(shù):

這樣，結(jié)果會更容易閱讀:

關(guān)于range()的“Stop”參數(shù)的說明(在Python中也稱為包含范圍)

現(xiàn)在，我們需要重申索引在幾乎所有編程語言中的工作方式。因為我們沒有指定start參數(shù)，它默認被指定為0，我們的序列就變成了0 - 5。你可能會想，如果我們把這個序列放入一個列表并打印出來，這個列表應(yīng)該是這樣的:

但是，最后一個索引(即stop參數(shù))不包含在此操作中，因此將其公式記為range(從數(shù)字X到——但是不包括——數(shù)字Z )是很有用的。

當我們想使用所有的三個參數(shù)時，我們可以來查看一個更復雜的情形:

range的使用過程和停止位置

前面小節(jié)(range(5))中的代碼實際上接收了3個參數(shù)，盡管我們只輸入了一個參數(shù)。

在Python中創(chuàng)建一個反轉(zhuǎn)的range()對象

到目前為止，我們只使用了正整數(shù)來構(gòu)建遵循正常(即升序)順序的range對象——但是如果我們想要以相反的順序(即降序)使用range()呢?為了實現(xiàn)這個想法，我們需要將第三個range()參數(shù)——stop——設(shè)置為負數(shù)。讓我們想象一下，現(xiàn)在是12月31日，離新年只有10秒了，一個倒數(shù)計時器可以幫助我們倒數(shù)這10秒，就像它的名稱所表明的:

這將輸出：

注意:要連接(比如組合兩段數(shù)據(jù)）整數(shù)和省略號（‘…’符號），我們必須對它們調(diào)用str()函數(shù)，以便將整數(shù)轉(zhuǎn)換為字符串——在我們的例子中是str(i)。否則，我們會遇到一個TypeError:

Python中的range() : 應(yīng)用列表操作

由于range()會返回一個列表，因此，我們可以對它應(yīng)用各種列表操作，包括切片;而xrange()則不提供此功能。

這將輸出：

Python中的range() 與 xrange(): 有什么不同?

Python 3帶來了許多改進，但是其中一些變化背后的原因不是很清楚。一個很好的例子是從xrange() (Python2)到range() (Python3)的過渡，新的語言特性通常比它們的前輩要好，但是xrange()在某些方面仍然占上風。讓我們來看看它們比較的結(jié)果如何:

Python中的range() 與 xrange(): 這些函數(shù)返回什么

雖然它們具有相同的功能，但它們返回值是其主要的區(qū)別。

• range()返回一個列表。

• xrange()返回一個xrange對象。

盡管它們的輸出是相同的，但是它們返回值的差異是需要考慮的一個重要方面——它影響了這些函數(shù)的執(zhí)行方式和它們的使用方式。

Python中的range() 與 xrange(): 這些函數(shù)的執(zhí)行速度如何

當我們比較技術(shù)A和技術(shù)B時，性能可以說是最重要的因素。當然，在處理較小的數(shù)據(jù)集時，range()和xrange()的速度都非常快;然而，當涉及到更大的數(shù)字時，其速度上的差異就變得明顯了。從xrange()切換到range()的一種可能的解釋是性能——但是性能真的提高了嗎?

內(nèi)置的Python模塊timeit對于測試小代碼段的性能來說是最佳的。讓我們用它來比較range()和xrange()(注意，我們是從命令行中運行這些命令的，而不是從Python解釋器):

雖然這些指標可能會因計算機而異，但是平均速度差異大約是100%!這是可能的，因為xrange()會返回一個生成器對象——它只允許處理用戶需要的數(shù)字范圍，從而節(jié)省了時間和資源。(有趣的事實:這個過程稱為“惰性求值”)。

Python中的range() 與 xrange(): 這些函數(shù)使用了多少內(nèi)存

與timeit類似，另一個名為sys的內(nèi)置Python模塊可以幫助我們查看這兩個函數(shù)使用了多少內(nèi)存。為此，我們將使用sys模塊中的getsizeof()函數(shù):

這將輸出：

結(jié)論

Python中有用的模塊、庫和函數(shù)的數(shù)量有時可能看起來非常多。然而，現(xiàn)在您已經(jīng)掌握了另一個非常棒的函數(shù)——range()，并且它將永遠是您編程會話中的一個忠實伙伴。

英文原文：https://blog.soshace.com/en/python/python-range-explained-and-visualized/ 譯者：野生大熊貓

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Python range()的解释和可视化的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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