Функция range() в Python: start, stop, step и счёт в обратную сторону

Инструмент для порождения чисел

range() делает ровно одну вещь - производит последовательность целых чисел. Это главный напарник for-циклов, когда нужно проитерироваться заданное число раз или пройтись по числовому интервалу.

Самая простая форма принимает один аргумент - stop:

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

Вывод:

0
1
2
3
4

Две детали, которые ловят новичков:

1. Счёт начинается с 0. range(5) даёт пять чисел, начиная с 0.
2. Значение stop исключается. range(5) останавливается перед 5 - само 5 не входит.

Эти правила согласуются по всему Python - в срезах, индексации и range. Как только усвоишь «stop не входит», спотыкаться перестанешь.

Три формы

range() принимает один, два или три аргумента:

# One argument: stop. Starts at 0.
for i in range(3):
    print(i)      # 0, 1, 2

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

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

Step - это размер каждого скачка. range(0, 20, 4) выдаёт каждое четвёртое число. Держи это в голове в следующий раз, когда нужно «каждый второй элемент» или «каждый десятый сэмпл».

Счёт в обратную сторону

Шаг может быть отрицательным, и тогда ты считаешь назад:

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

Опять же, stop исключается - range(10, 0, -1) останавливается перед 0, а не на 0. Чтобы включить 0, поставь stop равным -1:

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

range ленив

В Python 3 range() не строит список чисел в памяти. Он возвращает лёгкий range-объект, который производит числа по одному по требованию. Поэтому ты можешь писать:

# This is fine - nothing actually gets allocated.
r = range(1_000_000_000)
print(r)
print(len(r))

Миллиард-числовой «range» занимает фактически ноль памяти. Числа генерируются тогда, когда цикл их просит.

Если список чисел действительно нужен - чтобы модифицировать, отсортировать или индексировать за пределами базового - конвертируй явно:

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

Чаще всего список не нужен. for i in range(...) работает напрямую.

Типичные паттерны

Горстка рецептов, которые ты будешь использовать постоянно:

Сделать что-то n раз.

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

_ - соглашение со значением «это значение мне не интересно»: Python его не навязывает, но любой читатель поймёт намерение.

Индексировать по последовательности.

Предпочитай enumerate() вместо range(len(...)), но если нужен именно индекс:

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

Всё равно в большинстве случаев enumerate(items) чище.

Проходить через каждый второй элемент.

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

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

Выведет a, c, e. Для простого прореживания, впрочем, синтаксис срезов ещё прямее: items[::2].

Быстро получить числовой список.

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

Это списковое включение - о нём позже, - но числа поставляет range.

Чем range() не является

Два острых края, которые стоит знать:

1. range производит только целые. Если нужен вещественный шаг (например, от 0.0 до 1.0 с шагом 0.1) - используй numpy.arange или цикл со своим счётчиком.
2. range не работает с произвольными итерируемыми. Он строго для целых чисел. Если ты пытаешься «range-нуть» по списку - тебе нужен enumerate или просто сам список.

Собираем вместе

Небольшой пример, использующий несколько вариаций разом:

# Print a multiplication table up to 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))

Два вложенных цикла на range, дающие сетку. Заметь, что оба цикла стартуют с 1 - range(1, 6), - потому что мы хотим метки от 1 до 5.

Переходим к коллекциям

Ты уже видел условия, оба типа циклов и range. Этого достаточно, чтобы управлять любой коллекцией. Следующая глава - сами коллекции: списки, кортежи, множества и словари.