C# 等同于 Python 的步长范围？

Question

是否有 C# 等效于 Python 的 range 和 step？

文档：

For a positive step, the contents of a range r are determined by the formula r[i] = start + step*i where i >= 0 and r[i] < stop.

For a negative step, the contents of the range are still determined by the formula r[i] = start + step*i, but the constraints are i >= 0 and r[i] > stop.

示例：

>>> list(range(0, 10, 3))
[0, 3, 6, 9]
>>> list(range(0, -10, -1))
[0, -1, -2, -3, -4, -5, -6, -7, -8, -9]

Answer 1

我们可以实现一个 static 实用程序 class 来处理这个问题。

为了完整起见，此解决方案模仿 Python 的 range 一个参数 (stop)、两个参数 (start、stop) 的行为, 以及三个参数 (start, stop, step):

using System;
using System.Collections.Generic;

public static class EnumerableUtilities
{
    public static IEnumerable<int> RangePython(int start, int stop, int step = 1)
    {
        if (step == 0)
            throw new ArgumentException("Parameter step cannot equal zero.");

        if (start < stop && step > 0)
        {
            for (var i = start; i < stop; i += step)
            {
                yield return i;
            }
        }
        else if (start > stop && step < 0)
        {
            for (var i = start; i > stop; i += step)
            {
                yield return i;
            }
        }
    }

    public static IEnumerable<int> RangePython(int stop)
    {
        return RangePython(0, stop);
    }
}

使用步骤示例：

foreach (var i in EnumerableUtilities.RangePython(0, 10, 3))
{
    Console.WriteLine(i);
}

输出：

Answer 2

我会采用两种方法实现。第一个用于参数验证和提供默认值：

public static IEnumerable<int> Range(int start, int stop, int step = 1)
{
    if (step == 0)
        throw new ArgumentException(nameof(step));

    return RangeIterator(start, stop, step);
}

这是延迟执行的迭代器所必需的。否则，在执行迭代器之前，您不会验证参数。在您获得迭代器引用后很长一段时间内可能会发生这种情况。和迭代器本身（实际上在 C# 7 中你可以使用 local function 而不是创建单独的方法）：

private static IEnumerable<int> RangeIterator(int start, int stop, int step)
{
    int x = start;

    do
    {
        yield return x;
        x += step;
        if (step < 0 && x <= stop || 0 < step && stop <= x)
            break;
    }
    while (true);
}

要实现 Python 的范围行为，我们还需要一个只接受 stop 参数的方法。我们可以使用 C# 6 expression-bodied member 来简化代码：

public static IEnumerable<int> Range(int stop) => RangeIterator(0, stop, 1);

您也可以使用 C# 6 创建 static methods available in global scope。假设 class with Range 方法描述被命名为 PythonUtils:

using static YourNamespace.PythonUtils;

在代码中的用法将类似于

foreach(var i in Range(0, 10, 3))
   Print(i);

您也可以使用默认值

Range(0, 10, 3)     // [0,3,6,9]
Range(4, -3, -1)    // [4,3,2,1,0,-1,-2]
Range(5)            // [0,1,2,3,4]
Range(2, 5)         // [2,3,4]

看起来像 Pascal 大小写 Python :)

Answer 3

受 Sergey 的解决方案启发并模仿 python 的范围。

static class Utils
{
    public static IEnumerable<int> Range(int start, int stop, int step = 1)
    {
        if (step == 0)
            throw new ArgumentException(nameof(step));

        while (step > 0 && start < stop || step < 0 && start > stop)
        {
            yield return start;
            start += step;
        }
    }

    public static IEnumerable<int> Range(int stop) => Range(0, stop, 1);
}

void Main()
{
    var ranges = new IEnumerable<int>[] {
        Utils.Range(0, 10, 3),    // [0,3,6,9]
        Utils.Range(4, -3, -1),   // [4,3,2,1,0,-1,-2]
        Utils.Range(5),           // [0,1,2,3,4]
        Utils.Range(2, 5),        // [2,3,4]
        Utils.Range(1, -3, 2),    // []
    };
    
    Array.ForEach(ranges, Console.WriteLine);
}

可以对 while 循环进行小的优化以获得更好的性能，我喜欢这样。

if (step > 0) while (start < stop)
{
    yield return start;
    start += step;
}
else while (start > stop)
{
    yield return start;
    start += step;
}

可能有更聪明的方法来做到这一点。

C# 等同于 Python 的步长范围？

C# equivalent of Python's range with step?

c#

python

ienumerable

range