为什么 Python 的 Range 要设计成左开右闭区间?

Python 的 Range 是左开右闭的,而且除了 Python 的 Range,还有各种语言,如 Swift 语言的 ..< 运算符之类的也有类似这样的设计。关于 Range 为什么要这样设计这个问题,Edsger W. Dijkstra 在1982年写过一篇短文章分析了一下其中的原因——当然,那时候没有 Python,E. W. Dijkstra 当年以其他语言为例,但是思路是相通的——这里做摘录与翻译如下。

本翻译同时发布于个人博客

原文

Why numbering should start at zero by Dijkstra

翻译版

为了表示 2,3,...,12 这样一个序列,有四种方法

  1. 2 ≤ i < 13(左闭右开区间)
  2. 1 < i ≤ 12(左开右闭区间)
  3. 2 ≤ i ≤ 12(闭区间)
  4. 1 < i < 13(开区间)

其中有没有哪一种是最好的表示法呢?有的。前两种表示法的两端数字的差刚好是序列的长度。而且在这两种的任何一种表示法中,两个相邻子序列的其中一个子序列的上界就是另一个子序列的下界。这只是让我们挑出了前两种,而不能让我们从前两种中选出最好的一种表示法来,让我们继续分析。

注意到自然数是有最小值的。当我们在下界取 <(像第二和第四那样),如果我们想表示一个从最小的自然数开始的序列,那这种表示法的下界就会是非自然数(比如 0,1,...,5 会被表示成 -1 < i ≤ 5),这种表示法显得太丑陋了,所以对于下界,我们喜欢

那我们再来看看上界,在下界使用 时,如果我们对上界也使用 会发生什么呢?考虑一下当我们想要表示一个空集时,比如 0 ≤ i ≤ -1 上界会小于下界。显然,这也是很难令人接受的,太反直觉了。而如果上界使用 <,就会方便很多,同样,表示空集:0 ≤ i < 0。所以,对于上界,我们喜欢 <

有疑问的话,注意一下,0 ≤ i < 0 的含义是,i < 0 && i >= 0,他们之间是逻辑与的关系,所以当上下界数字相等时可以表示空集。

好的,我们通过这些分析发现,第一种表示法是最直观的。我们再来看看讨人烦的下标问题,到底我们应该给第一个元素什么值呢? 0 还是 1 ?对于含有 N 个元素的序列,使用第一种表示法:

  1. 当从 1 开始时,下标范围是 1 ≤ i < N+1;
  2. 而如果从零开始,下标范围是 0 ≤ i < N;
    让我们的下标从零开始吧,这样,一个元素的下标就等于当前元素之前的元素的数量了。(an element's subscript equals the number of elements preceding it in the sequence. )

总结

抛开冗长的分析过程,总结一下,选择第一种表示法(左闭右开区间)有以下几个原因

  1. 上下界之差等于元素的数量
  2. 易于表示两个相邻子序列,一个子序列的上界就是另一个子序列的下界
  3. 序列从零(最小自然数)开始计数时,下界的下标不是 -1(非自然数)
  4. 表达空集时,不会使得上界小于下界

参考

via Edsger W. Dijkstra
via Guido van Rossum

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
【社区内容提示】社区部分内容疑似由AI辅助生成,浏览时请结合常识与多方信息审慎甄别。
平台声明:文章内容(如有图片或视频亦包括在内)由作者上传并发布,文章内容仅代表作者本人观点,简书系信息发布平台,仅提供信息存储服务。

相关阅读更多精彩内容

  • 课程介绍 先修课:概率统计,程序设计实习,集合论与图论 后续课:算法分析与设计,编译原理,操作系统,数据库概论,人...
    ShellyWhen阅读 2,500评论 0 3
  • 归去来兮。 1.1 说明 本篇为《挑战程序设计竞赛(第2版)》[http://www.ituring.com.cn...
    尤汐Yogy阅读 14,956评论 0 160
  • 参见贪心算法——最短路径Dijkstra算法参见动态规划 目录 0.最短路径问题0.1 最短路径问题描述 0.1....
    王侦阅读 5,212评论 1 9
  • 01 前年跟大姐一起去买衣服,说来惭愧,活了快30年,还没找到自己的穿衣风格。也不知道什么样的衣服适合自己。 试了...
    houpanpan926阅读 351评论 2 8
  • 两个小时的车程,眼睛婆娑了一路。 好想抱抱你。好想说句对不起。 难以想象,一间10平米的小屋,你是如何度过了一个又...
    周简生阅读 772评论 0 0

友情链接更多精彩内容