range() - 范围函数

生成不可变的数字序列，常用于循环

分类: builtins 难度: 初级 更新: 2024-01-15

序列 迭代 循环

range() - 范围函数

📝 概述

range() 是 Python 中的内置函数，用于生成不可变的整数序列。它是一个序列类型，常用于 for 循环中控制迭代次数。range 对象是惰性求值的，只在需要时才生成数值，因此内存效率很高。1

🎯 学习目标

• 掌握 range()函数的三种调用形式
• 理解 range 对象的特性和优势
• 学会在循环中使用 range()
• 了解 range()的内存效率特点

📋 前置知识

• Python 基本语法
• for 循环的基本概念
• 序列和迭代器的理解
• 整数运算

🔍 详细内容

基本概念

range() 函数返回一个 range 对象，表示不可变的数字序列。它支持三种调用形式，可以指定起始值、结束值和步长。

语法格式

## 单参数形式:从 0 开始到 stop-1
range(stop)

## 双参数形式:从 start 开始到 stop-1
range(start, stop)

## 三参数形式:从 start 开始到 stop-1,步长为 step
range(start, stop, step)

参数说明

参数名	类型	必需	默认值	说明
start	int	否	0	序列的起始值（包含）
stop	int	是	无	序列的结束值（不包含）
step	int	否	1	序列的步长

返回值

类型	说明
range	不可变的整数序列对象

💡 实际应用

基础用法

## 单参数形式:range(stop)
print(list(range(5)))        # [0, 1, 2, 3, 4]
print(list(range(0)))        # []

## 双参数形式:range(start, stop)
print(list(range(2, 8)))     # [2, 3, 4, 5, 6, 7]
print(list(range(5, 5)))     # []

## 三参数形式:range(start, stop, step)
print(list(range(0, 10, 2))) # [0, 2, 4, 6, 8]
print(list(range(10, 0, -1))) # [10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]
print(list(range(1, 10, 3))) # [1, 4, 7]

## 负数步长
print(list(range(5, 0, -1))) # [5, 4, 3, 2, 1]
print(list(range(10, 0, -2))) # [10, 8, 6, 4, 2]

高级用法

## 在 for 循环中使用
for i in range(5):
    print(f"第{i+1}次循环")

## 生成索引
fruits = ["苹果", "香蕉", "橙子"]
for i in range(len(fruits)):
    print(f"索引{i}: {fruits[i]}")

## 倒序迭代
for i in range(len(fruits)-1, -1, -1):
    print(f"倒序: {fruits[i]}")

## range 对象的特性
r = range(1000000)  # 创建大范围,但不占用大量内存
print(len(r))       # 1000000
print(r[999999])    # 999999
print(500000 in r)  # True

## range 对象支持切片
print(list(r[10:20:2]))  # [10, 12, 14, 16, 18]

## range 对象是不可变的
## r[0] = 10  # 这会引发 TypeError

实际案例

## 九九乘法表
def multiplication_table():
    """打印九九乘法表"""
    for i in range(1, 10):
        for j in range(1, i + 1):
            print(f"{j}×{i}={i*j}", end="\t")
        print()  # 换行

## 数字金字塔
def number_pyramid(height):
    """打印数字金字塔"""
    for i in range(1, height + 1):
#        # 打印空格
        for j in range(height - i):
            print(" ", end="")
#        # 打印数字
        for k in range(1, i + 1):
            print(k, end="")
#        # 打印倒序数字
        for l in range(i - 1, 0, -1):
            print(l, end="")
        print()  # 换行

## 批量处理数据
def process_data_in_batches(data, batch_size):
    """分批处理数据"""
    total_items = len(data)
    for i in range(0, total_items, batch_size):
        batch = data[i:i + batch_size]
        print(f"处理批次 {i//batch_size + 1}: {len(batch)} 个项目")
#        # 这里可以添加实际的处理逻辑
        for item in batch:
            print(f"  处理项目: {item}")

## 使用示例
data = list(range(1, 26))  # 1 到 25 的数字
process_data_in_batches(data, 5)

## 生成等差数列
def arithmetic_sequence(first, last, step):
    """生成等差数列"""
    if step > 0:
        return list(range(first, last + 1, step))
    else:
        return list(range(first, last - 1, step))

print(arithmetic_sequence(2, 20, 3))   # [2, 5, 8, 11, 14, 17, 20]
print(arithmetic_sequence(20, 2, -3))  # [20, 17, 14, 11, 8, 5, 2]

⚠️ 注意事项

• range 对象是惰性求值的，不会立即生成所有数值
• range 的参数必须是整数，不支持浮点数
• 当 step 为 0 时会引发 ValueError
• range 对象是不可变的，不能修改其元素
• 负步长时，start 应该大于 stop

## 常见错误示例
## range(1.5, 10)     # TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer
## range(1, 10, 0)    # ValueError: range() arg 3 must not be zero

## 空 range 的情况
print(list(range(5, 1)))     # [] (step 为正数,但 start > stop)
print(list(range(1, 5, -1))) # [] (step 为负数,但 start < stop)

## 正确的负步长用法
print(list(range(5, 1, -1))) # [5, 4, 3, 2]

🔗 相关内容

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• len() - 长度函数 - 获取长度
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• zip() - 打包函数 - 并行迭代
• reversed() - 反转函数 - 反转序列

📚 扩展阅读

• Python 官方文档 - range()
• Python 序列类型详解
• Python 迭代器和生成器

🏷️ 标签

序列 迭代 循环 数字生成 内存效率

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最后更新: 2024-01-15
作者: Python 文档工程师
版本: 1.0

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