python - range

range 是 Python 中一个内置的不可变序列类型 ，用于生成一个整数序列，通常用于 for 循环中控制循环次数或生成特定范围的数值。它具有高效、节省内存的特点，因为它不会立即生成所有数值，而是按需动态计算。

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1. 基本用法

语法

range(stop)                # 生成 [0, stop) 的序列
range(start, stop)         # 生成 [start, stop) 的序列
range(start, stop, step)   # 生成 [start, stop) 的序列，步长为 step

• start （可选）：起始值（默认为 0）。
• stop （必选）：结束值（不包含该值）。
• step （可选）：步长（默认为 1，可为负数）。

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示例

# 生成 0 到 4 的序列（不包含 5）
for i in range(5):
    print(i)  # 输出: 0 1 2 3 4
 
# 生成 2 到 5 的序列（不包含 6）
for i in range(2, 6):
    print(i)  # 输出: 2 3 4 5
 
# 生成 1 到 9 的奇数序列（步长为 2）
for i in range(1, 10, 2):
    print(i)  # 输出: 1 3 5 7 9
 
# 倒序生成 5 到 1 的序列（步长为 -1）
for i in range(5, 0, -1):
    print(i)  # 输出: 5 4 3 2 1

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2. 转换为列表或其他类型

range 对象本身是惰性的（不立即生成所有值），但可以转换为列表、元组等：

nums = range(5)          # range(0, 5)
print(list(nums))        # 输出: [0, 1, 2, 3, 4]
print(tuple(nums))       # 输出: (0, 1, 2, 3, 4)

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3. 常见操作

(1) 检查元素是否存在

r = range(5)
print(3 in r)  # 输出: True
print(5 in r)  # 输出: False

(2) 获取长度

r = range(1, 10, 2)  # 1, 3, 5, 7, 9
print(len(r))        # 输出: 5

(3) 索引访问（不推荐）

虽然 range 支持索引，但通常直接遍历更高效：

r = range(5)
print(r[2])  # 输出: 2

(4) 切片（返回新的 range 对象）

r = range(10)
print(r[2:5])    # range(2, 5) → 2, 3, 4
print(r[::2])    # range(0, 10, 2) → 0, 2, 4, 6, 8

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4. 与 for 循环结合

range 最常见的用途是控制循环次数：

# 打印 5 次 "Hello"
for _ in range(5):
    print("Hello")
 
# 计算 1 到 10 的和
total = 0
for num in range(1, 11):
    total += num
print(total)  # 输出: 55

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5. 注意事项

1. stop 不包含 ：range(5) 生成 0, 1, 2, 3, 4，不包含 5。

2. 步长不能为 0 ：否则会报 ValueError。

   range(0, 10, 0)  # 报错: ValueError: range() arg 3 must not be zero

3. Python 2 vs Python 3：

   • Python 2 的 range() 会直接生成列表（可能占用大量内存）。
   • Python 3 的 range() 是惰性的，更节省内存。
   • Python 2 的 xrange() 相当于 Python 3 的 range()（已弃用）。

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6. 实际应用场景

1. 遍历数字序列：

   for i in range(1, 6):
       print(f"第 {i} 次循环")

2. 生成固定长度的列表/元组：

   zeros = [0] * 5          # [0, 0, 0, 0, 0]
   ones = tuple(1 for _ in range(3))  # (1, 1, 1)

3. 控制循环次数：

   for _ in range(3):
       print("重复执行")

4. 数学计算（如求和、阶乘） ：

   # 计算 1! + 2! + ... + 5!
   total = 0
   for n in range(1, 6):
       factorial = 1
       for i in range(1, n + 1):
           factorial *= i
       total += factorial
   print(total)  # 输出: 153

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总结

特性	说明
惰性生成	不立即计算所有值，节省内存
语法	range(start, stop, step)
常见用途	控制循环次数、生成数字序列
转换	可转为 list、tuple 等
Python 2 vs 3	Python 3 的 range() 更高效