Python: функция range()
Функция range является одной из встроенных функций, доступных в Python. Он генерирует серию целых чисел, от значения start до stop, указанного пользователем. Мы можем использовать его для цикла for и обходить весь диапазон как список.
Функция range() принимает один обязательный и два необязательных параметра. Это работает по-разному с различными комбинациями аргументов. В этом руководстве мы познакомим вас со всеми возможностями данной функции Python, чтобы вы могли легко использовать ее в своих задачах.
Существует два варианта функции range() в Python 3. Давайте проверим их синтаксис по одному.
Range(Stop)
Это самая основная форма range(). Требуется один аргумент для указания исключительного (Stop) верхнего предела.
«0» становится отправной точкой для генерации чисел. Смотрите пример ниже.
Посмотрите другой пример. Диапазон со стоп-значением «0» генерирует пустой диапазон, то есть нулевые элементы.
Если вы предоставляете нецелочисленное значение остановки, тогда оно вызывает ошибку TypeError.
Range(Start, Stop[, Step])
Это немного сложная форма функции range. Здесь вы можете создать серию чисел с общей разницей по вашему выбору.
Вы можете передать следующие три аргумента:
- ‘start’ -> Начальная точка для генерации чисел в range()
- ‘stop’ -> Это точка перед завершением range().
- ‘step’ -> Общая разница или счетчик приращений между двумя значениями
Обратите внимание на следующие моменты при использовании range() с вышеуказанной подписью.
- Значение по умолчанию «step» равно 1. Оно вступает в действие, когда аргумент step отсутствует.
- Нулевое значение для «шага» приводит к ошибке ValueError.
- Нецелое значение вызывает TypeError.
- Ненулевое целочисленное значение шага (> = стоп) по крайней мере вернет диапазон с одним элементом.
Обратите внимание, что функция range принимает только целочисленные аргументы. Чтобы создать диапазон с плавающей точкой, следуйте данному руководству: Генерация плавающего диапазона в Python
Функция Python Range() с примерами
Посмотрите примеры кода ниже, чтобы понять эту функцию немного глубже:
Использование параметров Start, Stop и Step
Использование отрицательных значений start, stop и step
Мы можем передавать отрицательные значения для всех параметров диапазона, таких как аргументы start, stop и step.
В приведенном ниже примере мы предоставляем отрицательное значения для stop и step, чтобы выполнить цикл в обратном направлении.
Генерация диапазона как арифметический ряд
Давайте создадим арифметический ряд (i = 10, n = 100, d = 10), используя метод range().
Объект range() работает как генератор. Следовательно, мы преобразовали его в список, чтобы мы могли распечатать значения.
Перебор списка с использованием range()
Мы можем использовать функцию Python range() для обхода списка. Смотрите пример ниже.
Преобразовать диапазон в список
Python 3 range() создает объект типа генератора. По ходу цикла он выбирает значения одно за другим, а не получает их все сразу.
В действительности выходные данные функции range() представляют собой неизменяемую последовательность целых чисел. Следовательно, мы можем преобразовать то же самое в список Python. Мы будем использовать конструктор списка для преобразования вывода диапазона в список.
Смотрите пример ниже.
Верхний предел range включительно
По умолчанию Python range() по умолчанию исключает последнее число. Следовательно, он всегда игнорирует верхний предел своего вывода.
Однако мы можем внести следующие изменения в наш код, чтобы разрешить это.
- Увеличьте значение stop с помощью счетчика шагов
- Передайте новое значение stop в функцию range()
После внесения вышеуказанных изменений, давайте посмотрим, что происходит:
Range Python против Xrange
Мы изложили несколько отличий и некоторые ключевые факты о функциях range и xrange.
В Python 2.x было две функции диапазона: range() и xrange()
- Разница между ними заключается в том, что range() возвращает список, тогда как последний возвращает итератор.
В Python 3.x у нас есть только одна функция range(). Это реализация xrange() из версии 2.x.
- Новая функция range() не возвращает ни список, ни итератор. Он получает новый тип, известный как объект диапазона.
- Мы можем перебирать объект диапазона как список. Но это немного отличается, так как мы не можем нарезать его.
- В отличие от итераторов, которые выдают одно значение за раз, функция range() получает все числа одновременно. Следовательно, он имеет высокие требования к памяти.
- Тем не менее, диапазон работает быстрее с небольшим набором чисел.
Использование индекса с результатом работы range Python
Да, range() возвращает уникальный объект, который обладает свойствами, подобными списку и генератору.
Поскольку он действует как последовательность, мы можем получить доступ к его элементам, используя индексы. Он допускает как положительные так и отрицательные значения индекса.
Объединить вывод двух функций range()
В Python нет встроенной функции для объединения результатов двух результатов range(). Тем не менее, мы все еще можем сделать это.
Существует модуль с именем ‘itertools’, который имеет функцию chain() для объединения двух объектов диапазона.
Цикл "for" в Python — универсальная управляющая конструкция
Ц иклы являются мощнейшим инструментом, предоставляемым высокоуровневыми языками программирования. Эти управляющие конструкции позволяют многократно выполнять требуемую последовательность инструкций. Циклы в языке Python представлены двумя основными конструкциями: while и for .
Применение циклов
Концепция циклов — это не просто очередная абстрактная выдумка программистов. Повторяющиеся раз за разом операции окружают нас и в реальной жизни:
— всё это циклы, и представить нормальную жизнь без них попросту невозможно.
Впрочем, то же касается и программирования. Представьте, что вам нужно последовательно напечатать числа от 1 до 9999999999. В отсутствии циклов, эту задачу пришлось бы выполнять ручками, что потребовало бы колоссального количества кода и огромных временных затрат:
print(1) print(2) print(3) # . # 9999999995 строк # . print(9999999998) print(9999999999)
Циклы же позволяют уместить такую многокилометровую запись в изящную и простую для понимания конструкцию, состоящую всего из двух строчек:
for i in range(1, 10000000000): print(i)
Смысл её крайне прост. В основе цикла for лежат последовательности, и в примере выше это последовательность чисел от 1 до 9999999999. for поэлементно её перебирает и выполняет код, который записан в теле цикла. В частности, для решения данной задачи туда была помещена инструкция, позволяющая выводить значение элемента последовательности на экран.
Итерации
- Итерация (Iteration) — это одно из повторений цикла (один шаг или один "виток" циклического процесса). К примеру цикл из 3-х повторений можно представить как 3 итерации.
- Итерируемый объект (Iterable) — объект, который можно повторять. Проще говоря это объект, который умеет отдавать по одному результату за каждую итерацию.
- Итератор (iterator) — итерируемый объект, в рамках которого реализован метод __next__, позволяющий получать следующий элемент.
�� Чтобы выполнить итерацию, Python делает следующее:
- Вызывает у итерируемого объекта метод iter() , тем самым получая итератор.
- Вызывает метод next() , чтобы получить каждый элемент от итератора.
- Когда метод next возвращает исключение StopIteration , цикл останавливается.
Пример создания итерируемого объекта Для того чтобы создать собственный класс итерируемого объекта, нужно всего лишь внутри него реализовать два метода: __iter__() и __next__() :
- внутри метода __next__ () описывается процедура возврата следующего доступного элемента;
- метод __iter__() возвращает сам объект, что даёт возможность использовать его, например, в циклах с поэлементным перебором.
Создадим простой строковый итератор, который на каждой итерации, при получении следующего элемента (т.е. символа), приводит его к верхнему регистру:
class ToUpperCase: def __init__(self, string_obj, position=0): """сохраняем строку, полученную из конструктора, в поле string_obj и задаём начальный индекс""" self.string_obj = string_obj self.position = position def __iter__(self): """ возвращаем сам объект """ return self def __next__(self): """ метод возвращает следующий элемент, но уже приведенный к верхнему регистру """ if self.position >= len(self.string_obj): # исключение StopIteration() сообщает циклу for о завершении raise StopIteration() position = self.position # инкрементируем индекс self.position += 1 # возвращаем символ в uppercase-e return self.string_obj[position].upper() low_python = "python" high_python = ToUpperCase(low_python) for ch in high_python: print(ch, end="") > PYTHON
Синтаксис for
Как было замечено, цикл for python — есть средство для перебора последовательностей. С его помощью можно совершать обход строк, списков, кортежей и описанных выше итерируемых объектов.
В простейшем случае он выглядит так:
for item in collection: # do something
Если последовательность collection состоит, скажем, из 10 элементов, for будет поочерёдно обходить их, храня значение текущего элемента в переменной item .
Принцип работы for максимально схож с таковым у циклов foreach , применяемых во многих других высокоуровневых языках.
aliceQuote = "The best way to explain it is to do it." # с помощью цикла for посчитаем количество символов (с пробелами) в строке # зададим счетчик count = 0 # будем посимвольно обходить весь текст for letter in aliceQuote: # на каждой новой итерации: # в переменной letter будет храниться следующий символ предложения; # увеличиваем счетчик на 1; count += 1 print(count) > 39
range() и enumerate()
Вы уже наверняка запомнили, что for работает с последовательностями. В программировании очень часто приходится повторять какую-то операцию фиксированное количество раз. А где упоминается "количество чего-то", существует и последовательность, числовая.
�� Для того чтобы выполнить какую-либо инструкцию строго определенное число раз, воспользуемся функцией range() :
# скажем Миру привет целых пять раз! for i in range(5): print("Hello World!") > Hello World! Hello World! Hello World! Hello World! Hello World!
range() можно представлять, как функцию, что возвращает последовательность чисел, регулируемую количеством переданных в неё аргументов. Их может быть 1, 2 или 3:
- range(stop) ;
- range(start, stop) ;
- range(start, stop, step) .
Здесь start — это первый элемент последовательности (включительно), stop — последний (не включительно), а step — разность между следующим и предыдущим членами последовательности.
# 0 — начальный элемент по умолчанию for a in range(3): print(a) > 0 1 2 # два аргумента for b in range(7, 10): print(b) > 7 8 9 # три аргумента for c in range(0, 13, 3): print(c) > 0 3 6 9 12
�� Чрезвычайно полезная функция enumerate() определена на множестве итерируемых объектов и служит для создания кортежей на основании каждого из элементов объекта. Кортежи строятся по принципу (индекс элемента, элемент) , что бывает крайне удобно, когда помимо самих элементов требуется ещё и их индекс.
# заменим каждый пятый символ предложения, начиная с 0-го, на * text = "Это не те дроиды, которых вы ищете" new_text = "" for char in enumerate(text): if char[0] % 5 == 0: new_text += '*' else: new_text += char[1] print(new_text) > *то н* те *роид*, ко*орых*вы и*ете
break и continue
Два похожих оператора, которые можно встретить и в других языках программирования.
- break — прерывает цикл и выходит из него;
- continue — прерывает текущую итерацию и переходит к следующей.
Здесь видно, как цикл, дойдя до числа 45 и вернув истину в условном выражении, прерывается и заканчивает свою работу.
# continue for num in range(40, 51): if num == 45: continue print(num) > 40 41 42 43 44 46 47 48 49 50
В случае continue происходит похожая ситуация, только прерывается лишь одна итерация, а сам же цикл продолжается.
Если два предыдущих оператора можно часто встречать за пределами Python, то else , как составная часть цикла, куда более редкий зверь. Эта часть напрямую связана с оператором break и выполняется лишь тогда, когда выход из цикла был произведен НЕ через break .
group_of_students = [21, 18, 19, 21, 18] for age in group_of_students: if age < 18: break else: print('Всё в порядке, они совершеннолетние') > Всё в порядке, они совершеннолетние
Best practice
Цикл по списку
Перебрать list в цикле не составляет никакого труда, поскольку список — объект итерируемый:
# есть список entities_of_warp = ["Tzeench", "Slaanesh", "Khorne", "Nurgle"] # просто берём список, «загружаем» его в цикл и без всякой задней мысли делаем обход for entity in entities_of_warp: print(entity) > Tzeench Slaanesh Khorne Nurgle
Так как элементами списков могут быть другие итерируемые объекты, то стоит упомянуть и о вложенных циклах. Цикл внутри цикла вполне обыденное явление, и хоть количество уровней вложенности не имеет пределов, злоупотреблять этим не следует. Циклы свыше второго уровня вложенности крайне тяжело воспринимаются и читаются.
strange_phonebook = [ ["Alex", "Andrew", "Aya", "Azazel"], ["Barry", "Bill", "Brave", "Byanka"], ["Casey", "Chad", "Claire", "Cuddy"], ["Dana", "Ditrich", "Dmitry", "Donovan"] ] # это список списков, где каждый подсписок состоит из строк # следовательно можно (зачем-то) применить тройной for # для посимвольного чтения всех имён # и вывода их в одну строку for letter in strange_phonebook: for name in letter: for character in name: print(character, end='') > A l e x A n d r e w A y a A z a z e l B a r .
Цикл по словарю
Чуть более сложный пример связан с итерированием словарей. Обычно, при переборе словаря, нужно получать и ключ и значение. Для этого существует метод .items() , который создает представление в виде кортежа для каждого словарного элемента.
Цикл, в таком случае, будет выглядеть следующим образом:
# создадим словарь top_10_largest_lakes = < "Caspian Sea": "Saline", "Superior": "Freshwater", "Victoria": "Freshwater", "Huron": "Freshwater", ># обойдём его в цикле for и посчитаем количество озер с солёной водой и количество озёр с пресной salt = 0 fresh = 0 # пара "lake, water", в данном случае, есть распакованный кортеж, где lake — ключ словаря, а water — значение. # цикл, соответственно, обходит не сам словарь, а его представление в виде пар кортежей for lake, water in top_10_largest_lakes.items(): if water == 'Freshwater': fresh += 1 else: salt += 1 print("Amount of saline lakes in top10: ", salt) print("Amount of freshwater lakes in top10: ", fresh) > Amount of saline lakes in top10: 1 > Amount of freshwater lakes in top10: 3
Цикл по строке
Строки, по сути своей — весьма простые последовательности, состоящие из символов. Поэтому обходить их в цикле тоже совсем несложно.
word = 'Alabama' for w in word: print(w, end=" ") > A l a b a m a
Как сделать цикл for с шагом
Цикл for с шагом создается при помощи уже известной нам функции range , куда, в качестве третьего по счету аргумента, нужно передать размер шага:
# выведем числа от 100 до 1000 с шагом 150 for nums in range(100, 1000, 150): print(nums) > 100 250 400 550 700 850
Обратный цикл for
Если вы еще не убедились в том, что range() полезна, то вот ещё пример: благодаря этой функции можно взять и обойти последовательность в обратном направлении.
# выведем числа от 40 до 50 по убыванию # для этого установим step -1 for nums in range(50, 39, -1): print(nums) > 50 49 48 47 46 45 44 43 42 41 40
for в одну строку
Крутая питоновская фишка, основанная на так называемых list comprehensions или, по-русски, генераторов. Их запись, быть может, несколько сложнее для понимания, зато очевидно короче и, по некоторым данным, она работает заметно быстрее на больших массивах данных.
В общем виде генератор выглядит так:
[результирующее выражение | цикл | опциональное условие]
Приведем пример, в котором продублируем каждый символ строки inputString :
# здесь letter * 2 — результирующее выражение; for letter in inputString — цикл, а необязательное условие опущено double_letter = [letter * 2 for letter in "Banana"] print(double_letter) > ['BB', 'aa', 'nn', 'aa', 'nn', 'aa']
Другой пример, но теперь уже с условием:
# создадим список, что будет состоять из четных чисел от нуля до тридцати # здесь if x % 2 == 0 — необязательное условие even_nums = [x for x in range(30) if x % 2 == 0] print(even_nums) [0, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28]
Lesson 4
Для контура с диапазоном
На предыдущих уроках мы рассматривали последовательные программы и условия. Часто программе необходимо несколько раз повторить несколько блоков. Вот где петли пригождаются. Есть for и в while операторы цикла в Python, в этом уроке мы покрываем for .
for цикла итерации по любой последовательности. Например, любая строка в Python представляет собой последовательность ее символов, поэтому мы можем перебирать их, используя for :
Другим вариантом использования for-loop является итерация целой переменной в порядке возрастания или уменьшения. Такая последовательность целых чисел может быть создана с использованием range(min_value, max_value) функций range(min_value, max_value) :
range(min_value, max_value) функций range(min_value, max_value) генерирует последовательность с номерами min_value , min_value + 1 , . max_value — 1 . Последнее число не включено.
Существует уменьшенная форма range () — range(max_value) , и в этом случае min_value неявно устанавливается в ноль:
Таким образом, мы можем несколько раз повторить несколько действий:
То же самое с , если- то еще, отступы , что определяет , какие инструкции контролируются for и которые не являются.
Range () может определять пустую последовательность, например range(-5) или range(7, 3) . В этом случае for-block не будет выполнен:
Давайте рассмотрим более сложный пример и суммируем целые числа от 1 до n включительно.
Обратите внимание, что максимальное значение в диапазоне () равно n + 1 чтобы сделать i равным n на последнем шаге.
Для итерации по уменьшающейся последовательности мы можем использовать расширенный вид range () с тремя аргументами — range(start_value, end_value, step) . При опускании этот шаг неявно равен 1. Однако может быть любое ненулевое значение. Цикл всегда включает start_value и исключает значение end_value во время итерации: