Python|range函数用法完全解读教程

本篇基于Python3环境，Python2环境下的range会有所不同，但并不影响我们使用。

1、range()函数是什么？
range()函数是python的内置函数，它能返回一系列连续添加的整数，能够生成一个列表对象。
大多数时常出如今for循环中，在for循环中可做为索引使用。
小题练手：for..range练习
# 1：利用for循环和range找出 0 ~ 100 以内所有的偶数，并追加到一个列表。
list1 = []
for i in range(0,100,2):
    list1.append(i)
print(list1)
 
# 2：利用for循环和range 找出 0 ~ 50 以内能被3整除的数，并追加到一个列表。
list2 = []
for j in range(0,50):
    if j%3 ==0:
        list2.append(j)
print(list2)
 
''' 3：利用for循环和range 找出 0 ~ 50 以内能被3整除的数，并插入到列表的第0个索引位置，
 最终结果如下：[48,45,42...]
'''
list3 = []
for k in range(0,50):
    if k%3 == 0:
        list3.insert(0,k)
print(list3)
 
 
'''
4：查找列表li中的元素，移除每个元素前后的空格，并找出以”a”开头的元素，添加到一个新列表中,
最后循环打印这个新列表。
li = ["alexC", "AbC ", "egon", " riTiAn", "WuSir", "  aqc"]
'''
li = ["alexC", "AbC ", "egon", " riTiAn", "WuSir", "  aqc"]
li1 = []
for m in li:
    b = m.strip().startswith('a')
    if b == True :
        li1.append(m.strip())
for n in li1:
    print(n)

2、语法格式

range(start, stop [,step])
参数介绍：
start 指的是计数起始值，可以省略不写，默认是 0；
stop 指的是计数结束值，但不包括 stop ；
step 是步长，默认为 1，不可以为 0 。
（尤其注意：如果是三个参数，那么最后一个参数才表示为步长。）
ps1：只有一个参数：表示0到这个参数内的所有整数，不包含参数本身
ran = range(6)
# 定义一个list，将range范围内的数都存入list
arry_list = list(ran)
print(ran)
print(arry_list)

运行结果如下
range(0, 6)
[0, 1, 2, 3, 4, 5]

ps2：
range函数有2个参数时，第一个参数，表示左边界，第2个参数表示右边界，含左不含右。
ran_new = range(1, 8)
list_one = list(ran_new)  # 将range范围内的数据都存入list
print(list_one)

运行结果
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

ps3：
range含有3个参数时,，第一个表示左边界，第二个表示右边界，第三个表示步长step，即两个整数之间相差的数，含左不含右。
# range含有3个参数时,第一个表示左边界，第二个表示右边界，第三个表示步长step，即两个整数之间相差的数，含左不含右
ran_two = range(1, 16,2)
list_two = list(ran_two)
# list_two=
print(ran_new)
print(ran_two)
print(list_two)

运行结果为
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15]
range(1, 16)
range(1, 16, 2)
[1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 15]

实例：
print("实例一：起始值为1，结束值为10")
for i in range(1,10):
    print(i,end='')
 
print("\n实例二：结束值为10")
for i in range(10):
    print(i,end='')
 
print("\n实例三：结束值为10，步长为2")
for i in range(1,10,2):
    print(i,end='')

运行结果：
实例一：起始值为1，结束值为10
123456789
实例二：结束值为10
0123456789
实例三：结束值为10，步长为2
13579

3、报错问题
（1）报错：TypeError: ‘list’ object is not callable。
指的是报错类型：“list”对象无法调用

原因：
由于变量list和函数list重名了，所以函数在使用list函数时，发现list是一个定义好的列表，而列表是不能被调用的，因此抛出一个类型错误。
所以，当我们以后在定义变量时，应该避免和函数名、方法名和关键词重复，任何语言均如此。
（2）如果range函数报错：
TypeError: ‘float‘ object cannot be interpreted as an integer 呢？
原因是range只能生成整数，不能生成float类型，使用 numpy的 arange函数来解决：
import numpy as np

for i in np.arange(0.1,0.5,0.05):
  print(i) # 0.1,0.15,0.2,...,0.4,0.45, 不包含0.5！
# 或者 l = list(np.arange(0.1,0.5,0.05))

4、range()函数需要注意的
① 它表示的是左闭右开区间；
② 它接收的参数必须是整数，可以是负数，但不能是浮点数等其它类型；
'''判断指定的整数 在序列中是否存在 in ，not in'''
print(10 in r) #False ,10不在当前的r这个整数序列中
print(9 in r)  #true ,9在当前的这个r序列里
print(9 not in r)  #false ,9不在当前的这个r序列里

③ 它是不可变的序列类型，可以进行判断元素、查找元素、切片等操作，但不能修改元素；
④ 它是可迭代对象，却不是迭代器。
# （1）左闭右开
>>> for i in range(3, 6):
>>>     print(i,end=" ")
3 4 5
 
# （2）参数类型
>>> for i in range(-8, -2, 2):
>>>     print(i,end=" ")
-8 -6 -4
>>> range(2.2)
----------------------------
TypeError    Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer
 
# （3）序列操作
>>> b = range(1,10)
>>> b[0]
1
>>> b[:-3]
range(1, 7)
>>> b[0] = 2
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'range' object does not support item assignment
 
# （4）不是迭代器
>>> hasattr(range(3),'__iter__')
True
>>> hasattr(range(3),'__next__')
False
>>> hasattr(iter(range(3)),'__next__')
True

5、range对象是不可变序列
官方是这样明确划分的——有三种基本的序列类型：列表、元组和范围（range）对象。
（There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.）
range 类型跟列表和元组是一样地位的基础序列！
那 range 序列跟其它序列类型有什么差异呢？
普通序列都支持的操作有 12 种，range 序列只支持其中的 10 种，不支持进行加法拼接与乘法重复。
>>> range(2) + range(3)
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'range' and 'range'
 
>>> range(2)*2
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'range' and 'int'

那么问题来了：同样是不可变序列，为什么字符串和元组就支持上述两种操作，而偏偏 range 序列不支持呢？
虽然不能直接修改不可变序列，但我们可以将它们拷贝到新的序列上进行操作啊，为何 range 对象连这都不支持呢？
官方文档的解释：
...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 对象仅仅表示一个遵循着严格模式的序列，而重复与拼接通常会破坏这种模式...
问题的关键就在于 range 序列的 pattern！
仔细想想，其实它表示的就是一个等差数列，拼接两个等差数列，或者重复拼接一个等差数列，这就是为啥 range 类型不支持这两个操作的原因了。
由此推论，其它修改动作也会破坏等差数列结构，所以统统不给修改就是了。
【range类型的优点】
不管range对象表示的整数序列有多长，所有range对象占用的内存空间都是相同的，因为仅仅需要存储start、stop和step。
只有当用到range对象时，才会去计算序列中的相关元素。

6、range函数实现逆序遍历
range函数实现逆序遍历两种实现方式
1）先创建一个列表，然后对列表中的元素进行逆序
例如：a=range(4)
a=range(4)    # [0, 1, 2, 3]
new =[]
for i in reversed(a):
      new.append(i)
print(new)    # [3, 2, 1, 0]

2）直接使用range()函数完成逆序遍历
//第三个参数表示的是100所有进行的操作，每次加上-1，直到0
for i in range(100,0,-1):
      print(i)

7、与列表list的使用

list1 = ["看不", "见你", "的", "笑", "我怎么", "睡", "得", "着"]
for i in range(len(list1)):
    print(i, list1[i])

运行结果：


【range与list的区别】
range（）是依次取顺序的数值，常与for循环一起用，如for范围内的每个（0, 5）：for循环执行5次，每个取值是0〜4。
而list（）是把字符串转换为列表，如a = ’01234’ , b = list（a）, a打印出来会是一个列表：[‘0’,‘1’,‘2’,‘3’,‘4’]，如a = [0, 1, 2, 3, 4],输出的结果就会是[0, 1, 2, 3, 4]

#对比range与list
for i in range(0, 5):
    print(i)

a = [0, 1, 2, 3, 4]
print(a)

8、关于range函数小结
（1）range对象的使用和理解都不难，但是在python的使用中非常常用！
（2）range对象既不是函数也不是迭代器，可以叫它“懒序列”；
（3）参数解释：start为范围开始，stop为范围结束，step为步长；
（4）range对象经常和for循环配合使用；
（5）可以对range对象进行索引；
关于range()函数还有一点需要注意的地方：
range() 方法生成的只是可迭代对象，并不是迭代器！
（Python2 中 range() 生成的是列表，本文基于Python3，生成的是可迭代对象）

可以获得迭代器的内置方法很多，例如 zip() 、enumerate()、map()、filter() 和 reversed() 等等，但是像 range() 这样仅仅得到的是可迭代对象的方法就少有了。
在 for-循环 遍历时，可迭代对象与迭代器的性能是一样的，即它们都是惰性求值的，在空间复杂度与时间复杂度上并无差异。
两者的差别概括是：相同的是都可惰性迭代，不同的是可迭代对象不支持自遍历（即next()方法），而迭代器本身不支持切片（即__getitem__() 方法）。
虽然有这些差别，但很难得出结论说它们哪个更优。
那为什么给 5 种内置方法都设计了迭代器，偏偏给 range() 方法设计的就是可迭代对象呢？把它们都统一起来，不是更好么？
事实上，Pyhton 为了规范性就干过不少这种事，例如，Python2 中有 range() 和 xrange() 两种方法，而 Python3 就干掉了其中一种。
为什么不更规范点，令 range() 生成的是迭代器呢？
这个问题看到有大佬说的比较好的观点，这里引用一下：
zip() 等方法都需要接收确定的可迭代对象的参数，是对它们的一种再加工的过程，因此也希望马上产出确定的结果来，所以 Python 开发者就设计了这个结果是迭代器。
这样还有一个好处，即当作为参数的可迭代对象发生变化的时候，作为结果的迭代器因为是消耗型的，不会被错误地使用。
而 range() 方法就不同了，它接收的参数不是可迭代对象，本身是一种初次加工的过程，所以设计它为可迭代对象，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 类型的参数。
>>> for i in zip(range(1,6,2), range(2,7,2)):
>>>    print(i, end="")
(1, 2)(3, 4)(5, 6)
也就是说，range() 方法作为一种初级生产者，它生产的原料本身就有很大用途，早早把它变为迭代器的话，无疑是一种画蛇添足的行为。

实际上range对象是什么并不是那么的重要，而怎样用它才是我们最应该重点关注的。

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