为什么range()不返回列表？

Question

使用该range()函数创建lists 时遇到了一些问题.
做一些实验,我得到以下内容:

>>> isinstance([], list)
True
>>> isinstance(range(10), list)
False

另外,阅读其文档:

>>> print(range.__doc__)
range(stop) -> range object
range(start, stop[, step]) -> range object

Return a virtual sequence of numbers from start to stop by step.

我目前确实有一个解决方法list(range()),但问题仍然存在.什么是虚拟数字序列？

Answer 1

一个range()对象计算出的数字上的需求,例如,当遍历或当您试图访问特定的指标:

>>> r = range(2, 80, 3)
>>> len(r)
26
>>> r[15]
47
>>> 42 in r
False
>>> r[:10]
range(2, 32, 3)

它是一个序列,因为该对象支持成员资格测试,索引,切片并具有长度,就像列表或元组一样.但是,与列表或元组不同,它实际上并不包含内存中序列中的所有整数,使其成为虚拟.

当您调用list()一个range()对象时,您正在创建一个包含该范围内所有整数的新序列,但您现在正在存储所有这些整数:

>>> r_list = list(r)
>>> r_list
[2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 65, 68, 71, 74, 77]

这也是一个序列,但它需要更多的内存,因为所有整数现在都是在前面生成的,你是否会使用它们.所以列表或元组是具体的序列.

使用该sys.getsizeof()函数,我们可以计算每个对象使用的内存量:

>>> import sys
>>> sys.getsizeof(r)
48
>>> sys.getsizeof(r_list) + sum(sys.getsizeof(i) for i in r_list)
1072

列表对象使用22倍的内存; 那是因为它包含26个整数对象.

为了解决您的问题的评论,range()对象不是 迭代器.迭代器根据需要逐个生成值,但不能编入索引,它们只生成一次所有值,并且它们没有长度.您可以从产生的迭代器range()与目标iter()函数:

>>> iter(r)
<range_iterator object at 0x10aea23f0>
>>> r_iter = iter(r)
>>> len(r_iter)
Traceback (most recent call last):
  File "<stdin>", line 1, in <module>
TypeError: object of type 'range_iterator' has no len()
>>> list(r_iter)
[2, 5, 8, 11, 14, 17, 20, 23, 26, 29, 32, 35, 38, 41, 44, 47, 50, 53, 56, 59, 62, 65, 68, 71, 74, 77]
>>> list(r_iter)
[]

但是一旦耗尽,迭代器将不再产生相同的范围.

以上所有内容主要适用于Python 3; 在Python 2中,类型被调用xrange(),其中它的能力更受限制(它不支持切片,只能处理整数< sys.maxint).