如何在range()函数中使用小数步长值?

1005

如何通过0.1的步长在0和1之间进行迭代?

这说明步长参数不能为零:

for i in range(0, 1, 0.1):
    print(i)

21
int(0.1) 等于 0,因此步长实际上是零。这可能令人意外,但确实是零。你可能需要重新阐述你的问题来反映这个事实,说“不是”的话是错误和误导的。 - S.Lott
3
顺便说一句,可以使用itertools.takewhileitertools.count来编写一个简短的一行代码。尽管性能不如drange - Kos
4
考虑到即使不累计舍入误差,实现一个生成器也很容易,Python 的 range 不允许这样做,这真是令人尴尬。唉,就连 GNU coreutils 中的 seq 工具也可以避免舍入误差地执行 seq 0 0.1 1 - josch
3
seq 在内部使用 C 语言的 long double 类型,因此可能会出现舍入误差。例如在我的电脑上,seq 0 0.1 1 的最后一个输出为 1(如预期),但 seq 1 0.1 2 的最后一个输出为 1.9(而不是预期的 2)。 - Mark Dickinson
1
为方便起见,@Kos的建议可以实现为itertools.takewhile(lambda x: (x+0.05)<1, itertools.count(0,0.1))itertools.islice(itertools.count(0,0.1), 10)(在你有import itertools之后),不过我还没有测试哪种更有效。 - LHeng
这就是为什么Python和JavaScript被称作玩具语言的原因... - gdm
34个回答

10
import numpy as np
for i in np.arange(0, 1, 0.1): 
    print i 

1
这是一个四舍五入问题,引用: “当使用非整数步长(例如0.1)时,结果通常不一致。”--https://docs.scipy.org/doc/numpy/reference/generated/numpy.arange.html - galactica

7
最佳解决方案:无舍入误差。
>>> step = .1
>>> N = 10     # number of data points
>>> [ x / pow(step, -1) for x in range(0, N + 1) ]

[0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0]

或者,如果是针对一组范围而不是一组数据点(例如连续函数),使用以下方法:
>>> step = .1
>>> rnge = 1     # NOTE range = 1, i.e. span of data points
>>> N = int(rnge / step
>>> [ x / pow(step,-1) for x in range(0, N + 1) ]

[0.0, 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0]

实现一个函数:将 x / pow(step, -1) 替换为 f( x / pow(step, -1) ),并定义 f
例如:
>>> import math
>>> def f(x):
        return math.sin(x)

>>> step = .1
>>> rnge = 1     # NOTE range = 1, i.e. span of data points
>>> N = int(rnge / step)
>>> [ f( x / pow(step,-1) ) for x in range(0, N + 1) ]

[0.0, 0.09983341664682815, 0.19866933079506122, 0.29552020666133955, 0.3894183423086505, 
 0.479425538604203, 0.5646424733950354, 0.644217687237691, 0.7173560908995228,
 0.7833269096274834, 0.8414709848078965]

6

more_itertools 是一个第三方库,实现了一个 numeric_range 工具:

import more_itertools as mit


for x in mit.numeric_range(0, 1, 0.1):
    print("{:.1f}".format(x))

输出

0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9

这个工具也适用于 DecimalFraction


6

如果您经常这样做,您可能想保存生成的列表r

r=map(lambda x: x/10.0,range(0,10))
for i in r:
    print i

5

我的版本使用原始的range函数创建乘法索引来进行移位,这允许与原始的range函数具有相同的语法。我创建了两个版本,一个使用float,另一个使用Decimal,因为我发现在某些情况下我想避免浮点数算术所引入的舍入误差。

它与range/xrange中的空集结果一致。

仅向任一函数传递单个数字值将返回标准范围输出到输入参数整数上限值(因此,如果您给它5.5,则会返回range(6))。

编辑:下面的代码现在可以作为软件包在PyPI上使用:Franges

## frange.py
from math import ceil
# find best range function available to version (2.7.x / 3.x.x)
try:
    _xrange = xrange
except NameError:
    _xrange = range

def frange(start, stop = None, step = 1):
    """frange generates a set of floating point values over the 
    range [start, stop) with step size step

    frange([start,] stop [, step ])"""

    if stop is None:
        for x in _xrange(int(ceil(start))):
            yield x
    else:
        # create a generator expression for the index values
        indices = (i for i in _xrange(0, int((stop-start)/step)))  
        # yield results
        for i in indices:
            yield start + step*i

## drange.py
import decimal
from math import ceil
# find best range function available to version (2.7.x / 3.x.x)
try:
    _xrange = xrange
except NameError:
    _xrange = range

def drange(start, stop = None, step = 1, precision = None):
    """drange generates a set of Decimal values over the
    range [start, stop) with step size step

    drange([start,] stop, [step [,precision]])"""

    if stop is None:
        for x in _xrange(int(ceil(start))):
            yield x
    else:
        # find precision
        if precision is not None:
            decimal.getcontext().prec = precision
        # convert values to decimals
        start = decimal.Decimal(start)
        stop = decimal.Decimal(stop)
        step = decimal.Decimal(step)
        # create a generator expression for the index values
        indices = (
            i for i in _xrange(
                0, 
                ((stop-start)/step).to_integral_value()
            )
        )  
        # yield results
        for i in indices:
            yield float(start + step*i)

## testranges.py
import frange
import drange
list(frange.frange(0, 2, 0.5)) # [0.0, 0.5, 1.0, 1.5]
list(drange.drange(0, 2, 0.5, precision = 6)) # [0.0, 0.5, 1.0, 1.5]
list(frange.frange(3)) # [0, 1, 2]
list(frange.frange(3.5)) # [0, 1, 2, 3]
list(frange.frange(0,10, -1)) # []

如果停止值是Nonefrange函数该如何工作?代码的这一部分甚至不再考虑步长大小。 - josch
1
@josch range有两个签名:range(stop),它假定默认的start=0, step=1,和range(start, stop, step),其中不做任何假设。frange反映了这一点。 当使用range(stop)签名时,frangedrange都从0开始递增1,因此它们的行为与常规的range(stop)行为相同,停止时会四舍五入到最近的整数。 - Nisan.H

5

这里有很多解决方案在Python 3.6中仍然存在浮点错误,并且没有完全满足我的需求。

下面的函数接受整数或浮点数作为参数,不需要导入任何库,也不会产生浮点错误。

def frange(x, y, step):
    if int(x + y + step) == (x + y + step):
        r = list(range(int(x), int(y), int(step)))
    else:
        f = 10 ** (len(str(step)) - str(step).find('.') - 1)
        rf = list(range(int(x * f), int(y * f), int(step * f)))
        r = [i / f for i in rf]

    return r

1
v3.9的解决方案很不错。缺少导入是好事。干杯! - CreekGeek
1
如果想要输出列表包含整个范围,请更改为rf = list(range(int(x * f), int((y+step) * f), int(step * f)))。 - CreekGeek
1
这太好了,除非您可以创建 frange(end, start=0, step=1),它将与 range 类似工作。 - nehem

4

惊讶的是,还没有人提到Python 3文档中推荐的解决方案:

另请参阅:

  • linspace recipe展示了如何实现适用于浮点应用程序的range的延迟版本。

一旦定义好,这个配方就很容易使用,不需要numpy或任何其他外部库,但功能类似于numpy.linspace()。请注意,第三个num参数指定所需值的数量,而不是一个step参数,例如:

print(linspace(0, 10, 5))
# linspace(0, 10, 5)
print(list(linspace(0, 10, 5)))
# [0.0, 2.5, 5.0, 7.5, 10]

我引用 Andrew Barnert 修改过的完整 Python 3 配方,如下所示:

import collections.abc
import numbers

class linspace(collections.abc.Sequence):
    """linspace(start, stop, num) -> linspace object

    Return a virtual sequence of num numbers from start to stop (inclusive).

    If you need a half-open range, use linspace(start, stop, num+1)[:-1].
    """
    def __init__(self, start, stop, num):
        if not isinstance(num, numbers.Integral) or num <= 1:
            raise ValueError('num must be an integer > 1')
        self.start, self.stop, self.num = start, stop, num
        self.step = (stop-start)/(num-1)
    def __len__(self):
        return self.num
    def __getitem__(self, i):
        if isinstance(i, slice):
            return [self[x] for x in range(*i.indices(len(self)))]
        if i < 0:
            i = self.num + i
        if i >= self.num:
            raise IndexError('linspace object index out of range')
        if i == self.num-1:
            return self.stop
        return self.start + i*self.step
    def __repr__(self):
        return '{}({}, {}, {})'.format(type(self).__name__,
                                       self.start, self.stop, self.num)
    def __eq__(self, other):
        if not isinstance(other, linspace):
            return False
        return ((self.start, self.stop, self.num) ==
                (other.start, other.stop, other.num))
    def __ne__(self, other):
        return not self==other
    def __hash__(self):
        return hash((type(self), self.start, self.stop, self.num))

3
这是我获取具有浮点步长范围的解决方案。
使用此函数不需要导入或安装numpy。
我相信它可以进行改进和优化。请随意在此处完成并发布。

from __future__ import division
from math import log

def xfrange(start, stop, step):

    old_start = start #backup this value

    digits = int(round(log(10000, 10)))+1 #get number of digits
    magnitude = 10**digits
    stop = int(magnitude * stop) #convert from 
    step = int(magnitude * step) #0.1 to 10 (e.g.)

    if start == 0:
        start = 10**(digits-1)
    else:
        start = 10**(digits)*start

    data = []   #create array

    #calc number of iterations
    end_loop = int((stop-start)//step)
    if old_start == 0:
        end_loop += 1

    acc = start

    for i in xrange(0, end_loop):
        data.append(acc/magnitude)
        acc += step

    return data

print xfrange(1, 2.1, 0.1)
print xfrange(0, 1.1, 0.1)
print xfrange(-1, 0.1, 0.1)

输出结果为:
[1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0]
[0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1]
[-1.0, -0.9, -0.8, -0.7, -0.6, -0.5, -0.4, -0.3, -0.2, -0.1, 0.0]

1
如果最后一个值在停止值的1步之内,则会出现缺少最后一个值的错误。例如,xfrange(1,10,2)仅包括1、3、5、7,而漏掉了9。 - Lobe
请参照此实现与此 https://dev59.com/oHRB5IYBdhLWcg3w4bKv#477610 进行比较,以供参考和其他读者使用。这似乎没有大浮点问题。 - Léo Léopold Hertz 준영
@carlosvega 你能确认一下为什么 Lobe 能得到他的结果吗? - Léo Léopold Hertz 준영

3
为了完善精品店,提供一个实用的解决方案:
def frange(a,b,s):
  return [] if s > 0 and a > b or s < 0 and a < b or s==0 else [a]+frange(a+s,b,s)

2

start和stop是包含的,而不是一个或另一个(通常情况下停止是被排除在外的),并且不使用导入,并使用生成器。

def rangef(start, stop, step, fround=5):
    """
    Yields sequence of numbers from start (inclusive) to stop (inclusive)
    by step (increment) with rounding set to n digits.

    :param start: start of sequence
    :param stop: end of sequence
    :param step: int or float increment (e.g. 1 or 0.001)
    :param fround: float rounding, n decimal places
    :return:
    """
    try:
        i = 0
        while stop >= start and step > 0:
            if i==0:
                yield start
            elif start >= stop:
                yield stop
            elif start < stop:
                if start == 0:
                    yield 0
                if start != 0:
                    yield start
            i += 1
            start += step
            start = round(start, fround)
        else:
            pass
    except TypeError as e:
        yield "type-error({})".format(e)
    else:
        pass


# passing
print(list(rangef(-100.0,10.0,1)))
print(list(rangef(-100,0,0.5)))
print(list(rangef(-1,1,0.2)))
print(list(rangef(-1,1,0.1)))
print(list(rangef(-1,1,0.05)))
print(list(rangef(-1,1,0.02)))
print(list(rangef(-1,1,0.01)))
print(list(rangef(-1,1,0.005)))
# failing: type-error:
print(list(rangef("1","10","1")))
print(list(rangef(1,10,"1")))

Python 3.6.2 (v3.6.2:5fd33b5, Jul 8 2017, 04:57:36) [MSC v.1900 64 bit (AMD64)]

这是Python编程语言的版本号和一些相关信息,其中包括版本号、构建日期、操作系统等。

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