Функция range в Python
Тип range (диапазон) является встроенной разновидностью данных в языке Python, которая предназначена для хранения информации об арифметической прогрессии целых чисел. Для ее генерации используется одноименная функция range с тремя различными параметрами. Диапазон обеспечивает комфортную работу с коллекциями при их циклической обработке.
Что такое диапазон?
Диапазон представляет собой неизменяемую последовательность целых чисел, которая чаще всего применяется для генерации более сложных наборов данных при помощи генераторов. Но в отличие от списков, кортежей, а также других стандартных коллекций, для обработки такого объекта всегда требуется одинаково малое количество памяти. Благодаря особому подходу к хранению данных, в память записываются не все элементы последовательности, а только ее длина, шаг и стартовая точка. Остальные данные вычисляются по мере необходимости.
Функция range
Для генерации диапазона нужно вызвать функцию range, передав ей от 1 до 3 целочисленных аргументов. В языке Python диапазон является самостоятельным объектом. Поэтому создать его можно с помощью присвоения результата работы range определенному идентификатору. Проверить, к какому классу принадлежит такой объект, можно с помощью метода type().
Рассмотрим описание функции range в Python 3. Как уже было сказано, она принимает несколько параметров:
Все указывать необязательно, так как start и step по умолчанию имеют значения 0 и 1 соответственно. Однако самостоятельно задать stop для диапазона все же необходимо.
Следующий пример демонстрирует результат работы функции range.
Таким образом, получилась последовательность с 10 целыми элементами, так как значения параметров start и step оставались по умолчанию. Попробуем добавить один аргумент.
Как видно из результатов выполнения программы, первый параметр функции range задает стартовое значение для будущей последовательности (3), в то время как второй отображает ее конечную границу (10). Однако, вопреки ожиданиям, число 10 не включается в итоговую последовательность. Добавим третий аргумент в функцию и посмотрим, что будет.
В данном случае задается диапазон чисел в Python 3 используя максимально возможное количество параметров, которые отвечают за начало (3), конец (10) и шаг (2). Таким образом, функция print вывела 4 целочисленных значения с одинаковым интервалом последовательности. Стоит всегда учитывать порядок расположения ее аргументов: start, stop и step. Все они могут обладать лишь целочисленным значением, как положительным, так и отрицательным.
Очень часто диапазоны используются для быстрой генерации списка либо другой коллекции чисел. Чтобы сделать это, необходимо всего лишь передать результат выполнения в качестве параметра для list. Следующий пример демонстрирует создание списка.
Вывод в обратном порядке
Благодаря реализации интерфейса collections.abc.Sequence ABC, объекты класса range можно обрабатывать различными способами, как списки или кортежи. Таким образом, диапазоны обладают возможностью проверки вхождения, поиска по индексу, среза или отрицательной индексации. В следующем примере показывается вывод списка в Python 3 c range в обратном порядке.
Для этого используется встроенная функция reversed, обрабатывающая последовательность некоторых данных и возвращающая каждый из ее элементов в противоположном порядке.
Различия между range и xrange
Иногда при работе со старым кодом, написанным во времена Python 2, можно повстречать метод под названием xrange. Он очень похож на стандартный range. Единственным отличием xrange от range является то, что при вызове первого создается новый объект типа range, а не обычный список класса list. В таком случае элементы последовательности не хранятся в памяти, а генерируются по ходу выполнения программы для экономии ресурсов.
Скорее всего, это было сделано для улучшения эффективности работы с большими последовательностями чисел. К примеру, в старых версиях языка использование функции range со значением, выше чем sys.maxsize, приводило к ошибке и завершению программы.
Заключение
Таким образом, тип range (диапазон) имеет массу путей применения, поскольку позволяет легко автоматизировать процесс заполнения различных наборов чисел. Как правило, для этой цели применяется функция range, в которой указан начальный элемент, граница и шаг последовательности. Благодаря реализации интерфейса коллекции, диапазоны обеспечивают проверку вхождения, поиск по индексу, срез и отрицательную индексацию элементов.
Цикл for и функция range в Python
В программирование часто сталкиваются с вопросом перебрать весь список и извлечь из него необходимые данные. Цикл for позволяет перебрать любой итерируемый объект, то есть объект, из которого команда for сможет брать элементы по одному, пока не будет обработан последний элемент, не зависимо от его длины.
| Содержание страницы: |
|---|
| 1.1. Цикл for в Python |
| 1.2. Аргумент end фунции print |
| 1.3. Действия во время выполнения цикла for |
| 1.4. Основные ошибки с циклом for |
| 2.1. Встроенная функция range |
| 2.2. Создание числового списка с помощью функции range |
| 2.4. Перебор списка по индексам с помощью функции range |
| 3. Генераторы списков |
1. Цикл for в Python.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(brend) # отступ в 4 пробела
.
ford
opel
audi
land rover
bmw
Функция print выводит свой аргумент, после чего курсор перемещает на следующую строку, но при большом количестве элементов в списке, не всегда это удобно. Можно воспользоваться аргументом end, записав его после переменной.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(brend, end=’ ‘) # отступ в 4 пробела
.
ford opel audi land rover bmw
Во время цикла for помимо вывода элементов, с ними можно выполнять различные действия. К примеру, можно выводить сообщения с каждым проходом цикла, для этого воспользуемся f-строками.
>>> cars = [‘ford’, ‘opel’, ‘audi’, ‘land rover’, ‘bmw’]
>>> for brend in cars :
. print(f»Автомобили торговой марки
.
Автомобили торговой марки Ford очень надежные
Автомобили торговой марки Opel очень надежные
Автомобили торговой марки Audi очень надежные
Автомобили торговой марки Land Rover очень надежные
Автомобили торговой марки Bmw очень надежные
Со строками цикл for работает также как и со списком.
В Python связь одной строки кода с предшествующей строкой обозначается отступами. В больших программах встречаются блоки кода с отступами в несколько разных уровней. Благодаря отступам, сильно упрощается чтение кода. Основные ошибки как раз и складываются из ошибок в пропущенных или лишних отступах.
>>> mesage = ‘Hello World!’
>>> for i in mesage :
. print(i * 5, end=’ ‘) # нет отступа в 4 пробела
File » «, line 2
print(i * 5, end=’ ‘)
^
IndentationError: expected an indented block
Для устранения этой ошибки, достаточно поставить в следующей строке после команды for 4 пробела. В основном, если вы работаете в любом современном текстовом редакторе, то после двоеточия он сам поставит отступы на следующей строке.
Встроенная функция range() используется для построения числовых последовательностей. В примере используем команду for и функцию range для выполнения ровно 10 итераций с выводом значения от 0 до 10.
>>> for x in range(10) :
. print(x, end=’ ‘)
.
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9
При передаче только одного аргумента, последовательность будет начинаться с 0 и до значения аргумента (10), не включая его. Одна из самых распространённых ошибок, это когда разработчик предполагает, что значение аргумента функции range включается в сгенерированную последовательность.
Приведем пример с двумя аргументами. Выведем последовательность от 20 до 30.
>>> for x in range(20, 30) :
. print(x, end=’ ‘)
.
20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
>>> numbers = list( range(5, 25) )
>>> print(numbers)
[5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24]
>>> numbers = list( range(0, 100, 15) )
>>> print(numbers)
[0, 15, 30, 45, 60, 75, 90]
>>> a = []
>>> for i in range(1, 11) :
. a.append(i**2)
.
>>> print(a)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
На каждом цикле переменная возводится в квадрат и добавляется в список.
2.4. Перебор списка по индексам с помощью функции range
С помощью цикла for и функции range список можно перебирать по индексам и с каждым значением в списки, производить любые операции. Приведем пример, перебора списка по индексам, с помощью функции range и функции len, которая определяет длину списка.
>>> list_1 = [1, 3, 5, 10, 12, 20]
>>> for index in range ( len (list_1)):
. list_1[ index ] += 100
.
>>> print(list_1)
[101, 103, 105, 110, 112, 120]
С помощью индексов и функции range мы можем объединять информацию из разных списков. В примере ниже мы имеем список с именами, а второй список с фамилиями. Выведем на экран имя и фамилию:
>>> list_4 = [‘Artem’, ‘Serg’, ‘Georgy’, ‘Petr’]
>>> list_5 = [‘Ivanov’, ‘Petrov’, ‘Sidorov’, ‘Ulyanov’]
>>> for index in range ( len (list_4)):
. print(list_4[ index ], list_5[ index ])
.
Artem Ivanov
Serg Petrov
Georgy Sidorov
Petr Ulyanov
В результате получили общие данные на экране.
Аналогично можно создавать новые списки из двух или трех списков. Приведем пример перемножения трех списков:
В начале мы создадим пустой новый список вне цикла, куда будем добавлять результат с помощью функции append. В результате мы получим новый список с результатом перемножения предыдущих списков по индексам.
Состоящий выше пример построения квадратов чисел в разделе 2.2 состоял из нескольких строк кода. Генератор списка позволяет сгенерировать тот же список, но всего в одной строке. Определите название списка, после откройте квадратные скобки. Запишите выражение для значений, в нашем случает i ** 2. Затем напишите цикл for для генерирования чисел, которые будут передаваться выражению и закройте квадратные скобки.
>>> a = [i ** 2 for i in range(1,11)]
>>> print(a)
[1, 4, 9, 16, 25, 36, 49, 64, 81, 100]
Задачи Python
Введение
При изучении любого языка программирования очень важно много практиковаться. В этом уроке Вы найдёте различные задачи, которые помогут Вам развить алгоритмическое мышление.
I like Python
Напишите программу, которая выводит на экран текст «I***like***Python» (без кавычек).
Управляемый разделитель
Напишите программу, которая считывает строку-разделитель и три строки, а затем выводит указанные строки через разделитель.
Сумма трёх чисел
Напишите программу, которая считывает три целых числа и выводит на экран их сумму. Каждое число записано в отдельной строке.
Следующее и предыдущее
Напишите программу, которая считывает целое число, после чего на экран выводится следующее и предыдущее целое число с пояснительным текстом.
Разделяй и властвуй
Напишите программу, которая считывает целое положительное число xx и выводит на экран последовательность чисел x, 2x, 3x, 4x, 5x, разделённых тремя черточками.
Расстояние в метрах
Напишите программу, которая находит полное число метров по заданному числу сантиметров.
Сама неотвратимость
Безумный титан Танос собрал все 6 камней бесконечности и намеревается уничтожить половину населения Вселенной по щелчку пальцев. При этом если население Вселенной является нечетным числом, то титан проявит милосердие и округлит количество выживших в большую сторону. Помогите Мстителям подсчитать количество выживших.
Пересчет временного интервала
Напишите программу для пересчёта величины временного интервала, заданного в минутах, в величину, выраженную в часах и минутах.
Трехзначное число
Напишите программу, в которой рассчитывается сумма и произведение цифр положительного трёхзначного числа.
Четырёхзначное число
Напишите программу для нахождения цифр четырёхзначного числа.
Пароль
При регистрации на сайтах требуется вводить пароль дважды. Это сделано для безопасности, поскольку такой подход уменьшает возможность неверного ввода пароля.
Напишите программу, которая сравнивает пароль и его подтверждение. Если они совпадают, то программа выводит: «Пароль принят», иначе: «Пароль не принят».
Четное или нечетное?
Напишите программу, которая определяет, является число четным или нечетным.
Роскомнадзор
Напишите программу, которая определяет, разрешен пользователю доступ к интернет-ресурсу или нет.
Формат входных данных
На вход программе подаётся целое число — возраст пользователя.
Формат выходных данных
Программа должна вывести текст «Доступ разрешен» если возраст не менее 18, и «Доступ запрещен» в противном случае.
Арифметическая прогрессия
Напишите программу, которая определяет, являются ли три заданных числа (в указанном порядке) последовательными членами арифметической прогрессии.
Наименьшее из четырёх чисел
Напишите программу, которая определяет наименьшее из четырёх чисел.
Только +
Напишите программу, которая считывает три числа и подсчитывает сумму только положительных чисел.
Принадлежность 1
Принадлежность 2
Принадлежность 3
Високосный год
Напишите программу, которая определяет, является ли год с данным номером високосным. Если год является високосным, то выведите «YES», иначе выведите «NO». Год является високосным, если его номер кратен 4, но не кратен 100, или если он кратен 400.
Ход ладьи
Даны две различные клетки шахматной доски. Напишите программу, которая определяет, может ли ладья попасть с первой клетки на вторую одним ходом. Программа получает на вход четыре числа от 1 до 8 каждое, задающие номер столбца и номер строки сначала для первой клетки, потом для второй клетки. Программа должна вывести «YES», если из первой клетки ходом ладьи можно попасть во вторую, или «NO» в противном случае.
Ход короля
Даны две различные клетки шахматной доски. Напишите программу, которая определяет, может ли король попасть с первой клетки на вторую одним ходом. Программа получает на вход четыре числа от 1 до 8 каждое, задающие номер столбца и номер строки сначала для первой клетки, потом для второй клетки. Программа должна вывести «YES», если из первой клетки ходом короля можно попасть во вторую, или «NO» в противном случае.
Вид треугольника
Напишите программу, которая принимает три положительных числа и определяет вид треугольника, длины сторон которого равны введенным числам.
Самописный калькулятор
Цветовой микшер
Красный, синий и желтый называются основными цветами, потому что их нельзя получить путем смешения других цветов. При смешивании двух основных цветов получается вторичный цвет:
Напишите программу, которая считывает названия двух основных цветов для смешивания. Если пользователь вводит что-нибудь помимо названий «красный», «синий» или «желтый», то программа должна вывести сообщение об ошибке. В противном случае программа должна вывести название вторичного цвета, который получится в результате.
Последовательности
range
Чтобы повторить действия пишут циклы.
Операторы внутри цикла (что нужно повторить) пишут с отступом.
4 раза напечатать Hello:
Не забудьте поставить двоеточие :
range(4) вернет последовательность из 0, 1, 2, 3. То есть 4 целых числа, от 0 (включая) до 4 (не включая).
Чтобы напечатать эти числа в 1 строку, будем ставить после каждого числа пробел. В функции print укажем end=’ ‘ (в конце ставить пробел, а не символ новой строки, как обычно).
Функция range(3, 10) вернет последовательность чисел от 3 (включая) до 10 (НЕ включая):
читаем и печатаем много чисел
Даны 2 целых числа. 1 число на 1 строке. Нужно прочитать эти числа и напечатать их.
Если числа заданы на одной строке через пробел, то их читаем так:
Похоже можно прочитать много чисел на строке через пробел:
К полученной последовательности можно применить оператор for..in
Если нужно будет пройти по тем же данным несколько раз, их нужно сохранить в памяти. Например, сделать из последовательности map список list.
:question: Зачем нужны последовательности map? Давайте сразу из map делать list.
Список хранит все свои элементы в памяти. Элементы последовательности могут вычисляться только тогда, когда потребуются («ленивые вычисления») и не занимать место в памяти. Полезно, если элементов очень много.
Однопроходные алгоритмы
Рассмотрим простые алгоритмы, которые в 1 проход по последовательности чисел вычисляют то, что требуется в задаче.
Сумма
Дано несколько целых чисел на 1 строке через пробел. Найти сумму этих чисел.
Сумму можно найти в один проход по последовательности чисел.
Видно, что есть код, который повторяется. Сделаем из него цикл.
Код, который делаем 1 раз, пишем или до или после цикла.
Будем вводить числа с клавиатуры. Все числа на 1 строке через пробел.
Заметьте, этот код находит сумму любого количества чисел в строке, а не только 3 чисел.
Как мы придумали такой алгоритм?
Чему должны быть равны значения переменных ДО цикла? Представим, что чисел еще нет. Тогда их сумма 0. x до цикла нам не нужен (чисел нет). res до цикла 0.
Запишем этот алгоритм как функцию mysum от последовательности. Функция будет возвращать сумму чисел.
Заметим, что функция может находить сумму последовательности любых чисел, а не только целых чисел.
Максимум
Дана последовательность чисел. Найдем максимальное число.
Будем думать как в алгоритме с суммой.
Проверяем, как работает программа:
Проверим еще раз на последовательности отрицательных чисел.
Программа работает неправильно. Максимум из отрицательных чисел не может быть 0.
Мы не подумали, чему равен максимум, если чисел нет или оно одно. Если чисел еще нет, то сумма 0, если задано одно число, то сумма равна этому числу.
Надо научиться писать значение «не число» или брать из последовательности первый элемент.
Посмотрим в интерпретаторе, как раборать с None :
Если х не None, то результаты проверок:
Перепишем программу, которая находит максимум, через None:
Проверяем, как работает программа:
Перепишем программу поиска максимума через next:
Перепишем программу, которая находит максимум, через None:
Проверяем, как работает программа:
Даны целые числа. Есть ли среди них число 5?
Если числа 5 нет, то нужно перебрать все числа, чтобы узнать это.
Если число 5 нашли, то дальше перебирать не нужно. Мы уже нашли число.
Проверим, как работет программа:
Заметим, мы закончили работать на первом числе 5 и следующие числа не печатали.
Даны целые числа. Найдем в них все числа 5.
Цикл «for» в Python — универсальная управляющая конструкция
Применение циклов
Концепция циклов — это не просто очередная абстрактная выдумка программистов. Повторяющиеся раз за разом операции окружают нас и в реальной жизни:
? добление щепотки приправ в варящийся бульон и помешивание его до тех пор, пока пакетик специй не закончится,
? следование строгому расписанию каждый будний день, пока не наступят долгожданные выходные,
? даже банальная смена времён год,
— 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:
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
? Чтобы выполнить итерацию, Python делает следующее:
Пример создания итерируемого объекта Для того чтобы создать собственный класс итерируемого объекта, нужно всего лишь внутри него реализовать два метода: __iter__() и __next__() :
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
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:
Здесь start — это первый элемент последовательности (включительно), stop — последний (не включительно), а step — разность между следующим и предыдущим членами последовательности.
# 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.
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.
group_of_students = [21, 18, 19, 21, 18] for age in group_of_students: if age 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.
Цикл по словарю
Цикл, в таком случае, будет выглядеть следующим образом:
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
# 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.
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]