Функция range в Python

Тип range (диапазон) является встроенной разновидностью данных в языке Python, которая предназначена для хранения информации об арифметической прогрессии целых чисел. Для ее генерации используется одноименная функция range с тремя различными параметрами. Диапазон обеспечивает комфортную работу с коллекциями при их циклической обработке.

Что такое диапазон?

Диапазон представляет собой неизменяемую последовательность целых чисел, которая чаще всего применяется для генерации более сложных наборов данных при помощи генераторов. Но в отличие от списков, кортежей, а также других стандартных коллекций, для обработки такого объекта всегда требуется одинаково малое количество памяти. Благодаря особому подходу к хранению данных, в память записываются не все элементы последовательности, а только ее длина, шаг и стартовая точка. Остальные данные вычисляются по мере необходимости.

Функция range

Для генерации диапазона нужно вызвать функцию range, передав ей от 1 до 3 целочисленных аргументов. В языке Python диапазон является самостоятельным объектом. Поэтому создать его можно с помощью присвоения результата работы range определенному идентификатору. Проверить, к какому классу принадлежит такой объект, можно с помощью метода type().

print(type(range(10)))

<class 'range'>

Рассмотрим описание функции range в Python 3. Как уже было сказано, она принимает несколько параметров:

1. Начало диапазона (start);
2. Конец диапазона (stop);
3. Шаг диапазона (step).

Все указывать необязательно, так как start и step по умолчанию имеют значения 0 и 1 соответственно. Однако самостоятельно задать stop для диапазона все же необходимо.

Следующий пример демонстрирует результат работы функции range.

data = range(10)
print(data)

[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Таким образом, получилась последовательность с 10 целыми элементами, так как значения параметров start и step оставались по умолчанию. Попробуем добавить один аргумент.

data = range(3, 10)
print(data)

[3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

Как видно из результатов выполнения программы, первый параметр функции range задает стартовое значение для будущей последовательности (3), в то время как второй отображает ее конечную границу (10). Однако, вопреки ожиданиям, число 10 не включается в итоговую последовательность. Добавим третий аргумент в функцию  и посмотрим, что будет.

data = range(3, 10, 2)
print(data)

[3, 5, 7, 9]

В данном случае задается диапазон чисел в Python 3 используя максимально возможное количество параметров, которые отвечают за начало (3), конец (10) и шаг (2). Таким образом, функция print вывела 4 целочисленных значения с одинаковым интервалом последовательности. Стоит всегда учитывать порядок расположения ее аргументов: start, stop и step. Все они могут обладать лишь целочисленным значением, как положительным, так и отрицательным.

Очень часто диапазоны используются для быстрой генерации списка либо другой коллекции чисел. Чтобы сделать это, необходимо всего лишь передать результат выполнения в качестве параметра для list. Следующий пример демонстрирует создание списка.

data = list(range(10, -25, -5))
print(data)

[10, 5, 0, -5, -10, -15, -20]

Вывод в обратном порядке

Благодаря реализации интерфейса collections.abc.Sequence ABC, объекты класса range можно обрабатывать различными способами, как списки или кортежи. Таким образом, диапазоны обладают возможностью проверки вхождения, поиска по индексу, среза или отрицательной индексации. В следующем примере показывается вывод списка в Python 3 c range в обратном порядке.

data = list(reversed(range(10, -35, -10)))
print(data)

[-30, -20, -10, 0, 10]

Для этого используется встроенная функция reversed, обрабатывающая последовательность некоторых данных и возвращающая каждый из ее элементов в противоположном порядке.

Различия между range и xrange

Иногда при работе со старым кодом, написанным во времена Python 2, можно повстречать метод под названием xrange. Он очень похож на стандартный range. Единственным отличием xrange от range является то, что при вызове первого создается новый объект типа range, а не обычный список класса list. В таком случае элементы последовательности не хранятся в памяти, а генерируются по ходу выполнения программы для экономии ресурсов.

Скорее всего, это было сделано для улучшения эффективности работы с большими последовательностями чисел. К примеру, в старых версиях языка использование функции range со значением, выше чем sys.maxsize, приводило к ошибке и завершению программы.

Заключение

Таким образом, тип range (диапазон) имеет массу путей применения, поскольку позволяет легко автоматизировать процесс заполнения различных наборов чисел. Как правило, для этой цели применяется функция range, в которой указан начальный элемент, граница и шаг последовательности. Благодаря реализации интерфейса коллекции, диапазоны обеспечивают проверку вхождения, поиск по индексу, срез и отрицательную индексацию элементов.