range() in Python: start, stop, step e conto alla rovescia

Uno strumento per produrre numeri

range() fa esattamente una cosa: produce una sequenza di interi. È il compagno ideale dei cicli for quando devi ripetere qualcosa un numero preciso di volte o percorrere un intervallo numerico.

La forma più semplice accetta un solo argomento, il valore di stop:

for i in range(5):
    print(i)

Output:

0
1
2
3
4

Due dettagli che colgono di sorpresa chi inizia:

1. Si comincia a contare da 0. range(5) ti dà cinque numeri, a partire da 0.
2. Il valore di stop è escluso. range(5) si ferma prima del 5: non include il 5 stesso.

Queste regole sono coerenti in tutte le operazioni di slicing, indicizzazione e range di Python. Una volta interiorizzato che "lo stop è escluso", smette di crearti problemi.

Tre forme

range() accetta uno, due o tre argomenti:

# Un argomento: stop. Parte da 0.
for i in range(3):
    print(i)      # 0, 1, 2

# Due argomenti: start, stop.
for i in range(5, 10):
    print(i)      # 5, 6, 7, 8, 9

# Tre argomenti: start, stop, step.
for i in range(0, 20, 4):
    print(i)      # 0, 4, 8, 12, 16

Lo step è l'ampiezza di ogni salto. range(0, 20, 4) produce un numero ogni quattro. Tienilo a mente la prossima volta che ti serve "un elemento sì e uno no" o "un campione ogni dieci".

Contare all'indietro

Lo step può essere negativo, e questo ti permette di contare all'indietro:

for i in range(10, 0, -1):
    print(i)    # 10, 9, 8, ..., 1

Anche qui lo stop è escluso: range(10, 0, -1) si ferma prima dello 0, non sullo 0. Per includere lo 0, metti lo stop a -1:

for i in range(10, -1, -1):
    print(i)    # 10, 9, ..., 1, 0

range è pigro

In Python 3, range() non costruisce in memoria una lista di numeri. Restituisce un oggetto range leggero che produce i numeri uno alla volta, su richiesta. Per questo puoi scrivere:

# Va benissimo: in realtà non viene allocato nulla.
r = range(1_000_000_000)
print(r)
print(len(r))

Un "range" da un miliardo di numeri non occupa praticamente memoria. I numeri vengono generati man mano che il ciclo li chiede.

Se ti serve davvero una lista dei numeri, perché vuoi modificarla, ordinarla o indicizzarla oltre le basi, convertila esplicitamente:

numbers = list(range(5))
print(numbers)

Il più delle volte la lista non ti serve. for i in range(...) funziona direttamente.

Schemi comuni

Qualche ricetta che userai di continuo:

Fare qualcosa n volte.

for _ in range(3):
    print("knock")

_ è una convenzione che significa "questo valore non mi interessa": Python non la impone, ma chiunque legga capirà l'intenzione.

Indicizzare una sequenza.

Preferisci enumerate() a range(len(...)), ma quando ti serve proprio solo l'indice:

items = ["a", "b", "c", "d"]
for i in range(len(items)):
    print(i, items[i])

Comunque, nella maggior parte dei casi enumerate(items) è più pulito.

Scorrere un elemento sì e uno no.

items = ["a", "b", "c", "d", "e", "f"]

for i in range(0, len(items), 2):
    print(items[i])

Stampa a, c, e. Per uno slicing semplice, però, la sintassi dello slicing è ancora più diretta: items[::2].

Generare al volo una lista di numeri.

squares = [i * i for i in range(1, 11)]
print(squares)

Questa è una list comprehension, di cui parleremo più avanti, ma è range a fornire i numeri.

Cosa range() non è

Due spigoli da conoscere:

1. range produce solo interi. Se ti servono passi in virgola mobile (per esempio da 0.0 a 1.0 con incrementi di 0.1), usa numpy.arange oppure un ciclo con un tuo contatore.
2. range non funziona con iterabili qualsiasi. È pensato apposta per gli interi. Se stai cercando di usare "range" su una lista, probabilmente ti serve enumerate o semplicemente la lista stessa.

Mettiamo tutto insieme

Un piccolo esempio che usa diverse varianti in un colpo solo:

# Stampa una tavola pitagorica fino a 5x5.
for row in range(1, 6):
    line_parts = []
    for col in range(1, 6):
        line_parts.append(f"{row * col:>3}")
    print(" ".join(line_parts))

Due cicli annidati guidati da range che producono una griglia. Nota che entrambi i cicli partono da 1, con range(1, 6), perché vogliamo etichette da 1 a 5.

Verso le collezioni

Ora hai visto le condizioni, entrambi i tipi di ciclo e range. È un controllo di flusso sufficiente per gestire qualsiasi collezione. Prossimo capitolo: le collezioni vere e proprie, cioè liste, tuple, set e dizionari.