range() w Pythonie: start, stop, step i odliczanie w dół

Narzędzie do tworzenia liczb

range() robi dokładnie jedną rzecz: tworzy ciąg liczb całkowitych. To podstawowy partner pętli for, gdy chcesz powtórzyć coś określoną liczbę razy albo przejść po przedziale liczbowym.

Najprostsza forma przyjmuje jeden argument, wartość stop:

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

Wynik:

0
1
2
3
4

Dwa szczegóły, które zaskakują nowicjuszy:

1. Liczenie zaczyna się od 0. range(5) daje pięć liczb, zaczynając od 0.
2. Wartość stop nie wchodzi do wyniku. range(5) zatrzymuje się przed 5 i nie zawiera samej piątki.

Te zasady są spójne w wycinkach, indeksowaniu i range w całym Pythonie. Gdy przyswoisz sobie, że "stop jest wyłączony", przestanie cię to zaskakiwać.

Trzy formy

range() przyjmuje jeden, dwa albo trzy argumenty:

# Jeden argument: stop. Zaczyna od 0.
for i in range(3):
    print(i)      # 0, 1, 2

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

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

Step to wielkość każdego skoku. range(0, 20, 4) daje co czwartą liczbę. Pamiętaj o tym, gdy następnym razem będziesz potrzebować "co drugiego elementu" albo "co dziesiątej próbki".

Odliczanie w dół

Krok może być ujemny, co pozwala liczyć wstecz:

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

Znowu: stop nie wchodzi do wyniku, więc range(10, 0, -1) zatrzymuje się przed 0, a nie na 0. Żeby uwzględnić 0, ustaw stop na -1:

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

range jest leniwe

W Pythonie 3 range() nie buduje listy liczb w pamięci. Zwraca lekki obiekt range, który wytwarza liczby po jednej, na żądanie. Dlatego możesz napisać:

# To jest w porządku: nic nie jest faktycznie rezerwowane.
r = range(1_000_000_000)
print(r)
print(len(r))

"Zakres" z miliardem liczb nie zajmuje praktycznie żadnej pamięci. Liczby są generowane wtedy, gdy pętla o nie prosi.

Jeśli naprawdę potrzebujesz listy liczb, bo chcesz ją zmieniać, sortować albo indeksować w bardziej zaawansowany sposób, zamień ją wprost:

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

Zwykle lista nie jest potrzebna. for i in range(...) działa bezpośrednio.

Typowe wzorce

Kilka przepisów, których będziesz używać bez przerwy:

Zrób coś n razy.

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

_ to konwencja oznaczająca "ta wartość mnie nie interesuje". Python jej nie wymusza, ale każdy czytelnik rozpozna zamiar.

Indeksowanie sekwencji.

Wybieraj enumerate() zamiast range(len(...)), ale gdy potrzebujesz właśnie samego indeksu:

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

Mimo to zwykle enumerate(items) jest czytelniejsze.

Przechodzenie po co drugim elemencie.

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

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

To wypisuje a, c, e. Przy prostym wycinaniu jeszcze bardziej bezpośrednia jest jednak składnia wycinków: items[::2].

Szybkie tworzenie listy liczb.

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

To list comprehension, omówiona później, ale liczby dostarcza właśnie range.

Czym range() nie jest

Dwie ostre krawędzie, o których warto wiedzieć:

1. range tworzy tylko liczby całkowite. Jeśli potrzebujesz kroków zmiennoprzecinkowych (na przykład od 0.0 do 1.0 co 0.1), użyj numpy.arange albo pętli z własnym licznikiem.
2. range nie działa z dowolnymi obiektami iterowalnymi. Służy konkretnie do liczb całkowitych. Jeśli próbujesz "przejść range'em" po liście, prawdopodobnie szukasz enumerate albo po prostu samej listy.

Wszystko razem

Mały przykład, który łączy kilka wariantów naraz:

# Wypisz tabliczkę mnożenia do 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))

Dwie zagnieżdżone pętle oparte na range tworzą siatkę. Zauważ, że obie pętle zaczynają od 1, range(1, 6), bo chcemy etykiet od 1 do 5.

Przejście do kolekcji

Znasz już warunki, oba rodzaje pętli i range. To wystarczy sterowania przepływem, żeby obsłużyć dowolną kolekcję. Następny rozdział: same kolekcje, czyli listy, krotki, zbiory i słowniki.