什么是 range() 函式？

range() 函式在 Python 中是一个非常常用的内建函式，它用来生成一个包含一系列数字的有序序列。这个序列常常被用于在 for 迴圈中作为迭代的对象。

range() 函式的语法range(start, stop, step)

  • start: 序列开始的值（包含）。预设为 0。
  • stop: 序列结束的值（不包含）。
  • step: 数字之间的间隔。预设为 1

为什么要使用 Python 的 range() 函式？

range() 函式是 Python 中一个非常实用的工具，它主要用于生成一个数字序列。 这个序列可以被用于各种不同的情境，以下是一些常见的原因：

  • for 迴圈的迭代器
  • 建立数字列表
  • 切片索引
  • 产生特定序列
  • 其他应用

    • 如何使用 range() 函式范例：

  • for 迴圈的迭代器
    • 精确控制迭代次数： 透过指定 range() 的起始、结束和步长，你可以精确控制迴圈执行多少次。
    • 简化程式码： 相较于手动维护一个计数器，使用 range() 可以让你的程式码更简洁。

    # 生成从 0 到 4 的序列 (不包含 5)
    for i in range(5):
    print(i) # 输出：0 1 2 3 4

    # 生成从 2 到 9 的偶数序列
    for i in range(2, 10, 2):
    print(i) # 输出：2 4 6 8

    # 生成从 10 到 1，步长为 -1 的序列
    for i in range(10, 0, -1):
    print(i) # 输出：10 9 8 7 6 5 4 3 2 1

  • 快速生成数字列表： 将 range() 的结果转换为列表，可以方便地获得一个包含指定范围数字的列表

    • numbers = list(range(1, 6)) # 生成列表 [1, 2, 3, 4, 5]

  • 切片索引
    • 生成索引序列： range() 可以用于生成用于切片的索引序列。

    my_string = "hello"
    for i in range(len(my_string)):
    print(my_string[i])
    #h
    e
    l
    l
    o

  • 产生特定序列等差数列： 可以通过调整 start、stop 和 step 来产生等差数列。逆序序列： 设定负的步长可以生成逆序序列。

    • # 产生偶数序列
    even_numbers = list(range(0, 10, 2)) # [0, 2, 4, 6, 8]

    # 产生逆序序列
    reversed_numbers = list(range(10, 0, -1)) # [10, 9, 8, 7, 6, 5, 4, 3, 2, 1]

  • 其他应用
    • 数学运算： 可以用于生成一系列数字进行数学运算。
    • 产生随机数： 结合 random 模组，可以产生随机数序列。

    总结来说，range() 函式之所以常用，是因为它提供了一种简单、直观的方式来生成数字序列，这在很多程式设计任务中都是非常有用的。

    常见的应用场景包括：

    • 迴圈迭代
    • 列表生成
    • 索引操作
    • 数学运算
    • 产生随机数透过了解 range() 函式的用法，可以让你更有效地处理数字相关的任务，并写出更简洁、可读性更高的 Python 程式码。

    延伸学习

    • range() 和 list() 的区别： range() 生成的是一个 range object，并不是真正的列表。list() 可以将 range object 转换为列表。
    • range() 和 numpy.arange()： numpy.arange() 是 NumPy 库中的函式，功能类似于 range()，但提供了更丰富的功能，例如支持浮点数。

    range() 与 list() 的差异：深入浅出

    range()：生成数字序列的工厂

    • range object： range() 函式并不会立即生成一个包含所有数字的列表，而是产生一个 range object。这个 object 是一种特殊的迭代器，它会在需要的时候才计算出下一个数字。
    • 记忆体效率： 对于大范围的数字序列，使用 range object 相较于直接生成列表可以节省大量的记忆体。
    • 懒惰求值： range object 採用了懒惰求值（lazy evaluation）的策略，只有在真正需要用到这些数字时才进行计算，这使得它在处理大数据时非常高效。

    list()：将 range object 转换为列表

    • 具体的列表： list() 函式会将 range object 中的所有元素一次性地计算出来，并将它们存储在一个列表中。
    • 方便操作： 将 range object 转换为列表后，我们就可以对这个列表进行各种操作，例如索引、切片、修改等。

    为什么要区分 range() 和 list()？

    • 记忆体优化： 当处理大范围的数字时，使用 range object 可以避免不必要的记忆体消耗。
    • 灵活性： range object 可以直接用于 for 迴圈，而不需要先转换为列表。
    • 性能优化： 在某些情况下，使用 range object 可以提高程式执行的效率。

    何时使用 range() 或 list()？

    • 需要频繁迭代： 如果需要多次迭代一个数字序列，使用 range object 可以提高效率。
    • 需要修改元素： 如果需要对序列中的元素进行修改，则需要将 range object 转换为列表。
    • 需要索引： 如果需要通过索引来访问序列中的元素，则需要将 range object 转换为列表。

    小结

    range() 生成的是一个迭代器，用于表示一个数字序列。list() 将迭代器转换为一个真正的列表。选择使用 range() 还是 list() 取决于你的具体需求。总结来说，range() 提供了一种生成数字序列的灵活且高效的方式，而 list() 则提供了对序列进行更全面的操作。

    何时使用哪一个，需要根据实际的程式设计需求来判断。