关于python:为什么range不是迭代器range到底是什么类型

迭代器是 23 种设计模式中最罕用的一种（之一），在 Python 中随处可见它的身影，咱们常常用到它，然而却不肯定意识到它的存在。在对于迭代器的系列文章中，我至多提到了 23 种生成迭代器的办法。有些办法是专门用于生成迭代器的，还有一些办法则是为了解决别的问题而“暗中”应用到迭代器。

在零碎学习迭代器之前，我始终认为 range() 办法也是用于生成迭代器的，当初却忽然发现，它生成的只是可迭代对象，而并不是迭代器！（PS：Python2 中 range() 生成的是列表，本文基于 Python3，生成的是可迭代对象）

于是，我有了这样的疑难：为什么 range() 不生成迭代器呢？在查找答案的过程中，我发现自己对 range 类型的意识存在一些误区。因而，本文将和大家全面地认识一下 range，期待与你独特学习提高。

1、range() 是什么？
它的语法：range(start, stop [,step])；start 指的是计数起始值，默认是 0；stop 指的是计数完结值，但不包含 stop；step 是步长，默认为 1，不能够为 0。range() 办法生成一段左闭右开的整数范畴。

>>> a = range(5)  # 即 range(0,5)
>>> a
range(0, 5)
>>> len(a)
5
>>> for x in a:
>>>     print(x,end=" ")
0 1 2 3 4

对于 range() 函数，有几个留神点：（1）它示意的是左闭右开区间；（2）它接管的参数必须是整数，能够是正数，但不能是浮点数等其它类型；（3）它是不可变的序列类型，能够进行判断元素、查找元素、切片等操作，但不能批改元素；（4）它是可迭代对象，却不是迭代器。

#（1）左闭右开
>>> for i in range(3, 6):
>>>     print(i,end=" ")
3 4 5

#（2）参数类型
>>> for i in range(-8, -2, 2):
>>>     print(i,end=" ")
-8 -6 -4
>>> range(2.2)
----------------------------
TypeError    Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'float' object cannot be interpreted as an integer

#（3）序列操作
>>> b = range(1,10)
>>> b[0]
1
>>> b[:-3]
range(1, 7)
>>> b[0] = 2
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: 'range' object does not support item assignment

#（4）不是迭代器
>>> hasattr(range(3),'__iter__')
True
>>> hasattr(range(3),'__next__')
False
>>> hasattr(iter(range(3)),'__next__')
True

2、为什么 range()不生产迭代器？
能够取得迭代器的内置办法很多，例如 zip()、enumerate()、map()、filter() 和 reversed() 等等，然而像 range() 这样仅仅失去的是可迭代对象的办法就绝无仅有了（若有反例，欢送告知）。这就是我存在常识误区的中央。

在 for- 循环 遍历时，可迭代对象与迭代器的性能是一样的，即它们都是惰性求值的，在空间复杂度与工夫复杂度上并无差别。我曾概括过两者的差异是“一起两不同”：雷同的是都可惰性迭代，不同的是可迭代对象不反对自遍历（即 next()办法），而迭代器自身不反对切片（即__getitem__() 办法）。

尽管有这些差异，但很难得出结论说它们哪个更优。当初奥妙之处就在于，为什么给 5 种内置办法都设计了迭代器，偏偏给 range() 办法设计的就是可迭代对象呢？把它们都对立起来，不是更好么？

事实上，Pyhton 为了规范性就干过不少这种事，例如，Python2 中有 range() 和 xrange() 两种办法，而 Python3 就干掉了其中一种，还用了“李代桃僵”法。为什么不更标准点，令 range() 生成的是迭代器呢？

对于这个问题，我没找到官网解释，以下纯属个人观点。

zip() 等办法都须要接管确定的可迭代对象的参数，是对它们的一种再加工的过程，因而也心愿马上产出确定的后果来，所以 Python 开发者就设计了这个后果是迭代器。这样还有一个益处，即当作为参数的可迭代对象发生变化的时候，作为后果的迭代器因为是消耗型的，不会被谬误地应用。

而 range() 办法就不同了，它接管的参数不是可迭代对象，自身是一种首次加工的过程，所以设计它为可迭代对象，既能够间接应用，也能够用于其它再加工用处。例如，zip() 等办法就齐全能够接管 range 类型的参数。

>>> for i in zip(range(1,6,2), range(2,7,2)):
>>>    print(i, end="")
(1, 2)(3, 4)(5, 6)

也就是说，range() 办法作为一种高级生产者，它生产的原料自身就有很大用处，早早把它变为迭代器的话，无疑是一种画龙点睛的行为。

对于这种解读，你是否感觉有情理呢？欢送就这个话题与我探讨。

3、range 类型是什么？
以上是我对“为什么 range()不产生迭代器”的一种解答。顺着这个思路，我钻研了一下它产生的 range 对象，一钻研就发现，这个 range 对象也并不简略。

首先奇怪的一点就是，它居然是不可变序列！我从未留神过这一点。尽管说，我从未想过批改 range() 的值，但这一不可批改的个性还是令我诧异。

翻看文档，官网是这样明确划分的——有三种根本的序列类型：列表、元组和范畴（range）对象。（There are three basic sequence types: lists, tuples, and range objects.）

这我倒始终没留神，原来 range 类型竟然跟列表和元组是一样位置的根底序列！我始终记挂着字符串是不可变的序列类型，未曾想，这里还有一位不可变的序列类型呢。

那 range 序列跟其它序列类型有什么差别呢？

一般序列都反对的操作有 12 种，range 序列只反对其中的 10 种，不反对进行加法拼接与乘法反复。

>>> range(2) + range(3)
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for +: 'range' and 'range'

>>> range(2)*2
-----------------------------------------
TypeError  Traceback (most recent call last)
...
TypeError: unsupported operand type(s) for *: 'range' and 'int'

那么问题来了：同样是不可变序列，为什么字符串和元组就反对上述两种操作，而偏偏 range 序列不反对呢？尽管不能间接批改不可变序列，但咱们能够将它们拷贝到新的序列上进行操作啊，为何 range 对象连这都不反对呢？

且看官网文档的解释：

…due to the fact that range objects can only represent sequences that follow a strict pattern and repetition and concatenation will usually violate that pattern.
起因是 range 对象仅仅示意一个遵循着严格模式的序列，而反复与拼接通常会毁坏这种模式…

问题的要害就在于 range 序列的 pattern，认真想想，其实它示意的就是一个等差数列啊，拼接两个等差数列，或者反复拼接一个等差数列，想想的确不妥，这就是为啥 range 类型不反对这两个操作的起因了。由此推论，其它批改动作也会毁坏等差数列构造，所以通通不给批改就是了。

4、小结
回顾全文，我失去了两个偏冷门的论断：range 是可迭代对象而不是迭代器；range 对象是不可变的等差序列。

若单纯看论断的话，你兴许没有感触，或者还会说这没啥了不得啊。但如果我诘问，为什么 range 不是迭代器呢，为什么 range 是不可变序列呢？对这俩问题，你是否还能答出个自圆其说的设计思维呢？（PS：我决定了，若有机会面试他人，我必要问这两个问题的嘿~）

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