F# 范围
最后修改日期：2025 年 5 月 17 日
在本文中，我们将探讨 F# 中的范围，以及它们如何简化有序序列的生成。范围提供了一种优雅的方式来创建值列表，而无需手动重复，这在循环和集合操作中特别有用。
F# 中的范围定义了在指定起始点和结束点之间的值序列。它们可用于整数、字符和其他可增量类型。这种语法允许编写简洁易读的代码，提高处理序列时的效率。F# 提供了包含和排除的范围运算符，以及可选的步长值来定义自定义增量。
包含范围在两个点之间生成值，包括最后一个值。例如，[1 .. 5] 生成 [1; 2; 3; 4; 5]，而 ['a' .. 'e'] 生成 ['a'; 'b'; 'c'; 'd'; 'e']。这种方法确保了可预测的迭代，而无需显式赋值。要指定自定义步长值，可以引入第三个参数，例如 [2 .. 2 .. 10]，它生成 [2; 4; 6; 8; 10]。
排除范围会省略序列中的最后一个值。使用 seq { 1 .. 4 } 时，生成的序列包含 [1; 2; 3]，不包含 4。这种行为在确保维护特定边界条件时很有用。
范围与循环自然集成，允许对预定义值进行结构化迭代。例如，使用 for 循环，for i in 1 .. 5 do printfn "Iteration %d" i 会打印从 1 到 5 的数字，减少了手动管理循环计数器的需求。
除了迭代，范围还可以通过转换和过滤来增强集合处理。列表推导式，例如 [ for i in 1 .. 5 -> i * i ]，会对每个元素应用一个转换，生成 [1; 4; 9; 16; 25]。这种方法保持了代码的简洁性，同时利用了函数式编程原理。
由于 F# 范围在使用序列（seq 表达式）时是惰性生成的，因此它们可以高效地处理大型数据集。与直接具体化列表不同，惰性求值确保值仅在需要时计算，从而优化了性能。在处理大量序列时，Seq.init 或 Seq.unfold 等替代方法可能提供进一步的效率提升。
F# 基本整数范围
最简单的范围形式在两个值之间生成整数。
let numbers = [1..5] printfn "Inclusive range: %A" numbers let exclusive = [1..4..15] printfn "With step 4: %A" exclusive [1..5] |> List.iter (printfn "Number: %d")
我们创建了三个不同的整数范围并演示了它们的用法。
let numbers = [1..5]
创建一个从 1 到 5 的包含范围（1、2、3、4、5）。
let exclusive = [1..4..15]
创建一个从 1 到 15、步长为 4 的范围（1、5、9、13）。
λ dotnet fsi basic.fsx Inclusive range: [1; 2; 3; 4; 5] With step 4: [1; 5; 9; 13] Number: 1 Number: 2 Number: 3 Number: 4 Number: 5
F# 降序范围
范围可以通过使用负步长来倒计数。
let countdown = [10..-1..5] printfn "Countdown: %A" countdown let bigStepDown = [20..-3..5] printfn "Big steps down: %A" bigStepDown [5..-1..1] |> List.iter (printfn "%d")
该示例演示了不同步长值的降序范围。
let countdown = [10..-1..5]
创建一个从 10 到 5 的降序范围（10、9、8、7、6、5）。
λ dotnet fsi descending.fsx Countdown: [10; 9; 8; 7; 6; 5] Big steps down: [20; 17; 14; 11; 8; 5] 5 4 3 2 1
F# 字符范围
范围不仅适用于数字，也适用于字符。
let alphabet = ['a'..'z'] printfn "Alphabet: %A" (alphabet |> List.take 5) let vowels = ['a'..'e'..'z'] printfn "Every 5th letter: %A" vowels ['A'..'Z'] |> List.iter (printf "%c ") printfn ""
展示了如何创建字符范围。
let alphabet = ['a'..'z']
生成从 'a' 到 'z' 的所有小写字母。
λ dotnet fsi characters.fsx Alphabet: ['a'; 'b'; 'c'; 'd'; 'e'] Every 5th letter: ['a'; 'f'; 'k'; 'p'; 'u'; 'z'] A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
F# 范围与序列
范围可与 F# 序列一起使用以实现惰性求值。
let bigRange = seq {1..1000000}
printfn "First 5: %A" (bigRange |> Seq.take 5)
let infinite = seq {0..}
printfn "Infinite first 10: %A" (infinite |> Seq.take 10)
seq {10..-1..1} |> Seq.iter (printfn "Countdown: %d")
演示了如何使用范围和序列以实现内存效率。
let bigRange = seq {1..1000000}
创建一个不会立即分配所有元素的序列范围。
let infinite = seq {0..}
创建一个从 0 开始的无限序列（请小心使用！）。
λ dotnet fsi sequences.fsx First 5: seq [1; 2; 3; 4; ...] Infinite first 10: seq [0; 1; 2; 3; ...] Countdown: 10 Countdown: 9 Countdown: 8 Countdown: 7 Countdown: 6 Countdown: 5 Countdown: 4 Countdown: 3 Countdown: 2 Countdown: 1
F# for 循环中的范围
范围通常与 for 循环一起使用。
for i in 1..5 do
printfn "Loop iteration %d" i
printfn "---"
for i in 10..-2..0 do
printfn "Countdown: %d" i
printfn "---"
for c in 'a'..'f' do
printf "%c " c
printfn ""
该示例演示了在 for 循环中使用范围。
for i in 1..5 do
标准的 for 循环，使用从 1 到 5 的包含范围。
λ dotnet fsi loops.fsx Loop iteration 1 Loop iteration 2 Loop iteration 3 Loop iteration 4 Loop iteration 5 --- Countdown: 10 Countdown: 8 Countdown: 6 Countdown: 4 Countdown: 2 Countdown: 0 --- a b c d e f
F# 浮点数范围
浮点数范围需要显式指定步长值。
let floatRange = [0.0..0.5..2.0] printfn "Floating range: %A" floatRange let descendingFloats = [5.0.. -1.0 ..0.0] printfn "Descending floats: %A" descendingFloats [0.0..0.1..1.0] |> List.iter (printfn "%.1f")
展示了如何创建浮点数范围。
let floatRange = [0.0..0.5..2.0]
浮点数范围必须指定步长值。
λ dotnet fsi floating.fsx Floating range: [0.0; 0.5; 1.0; 1.5; 2.0] Descending floats: [5.0; 4.0; 3.0; 2.0; 1.0; 0.0] 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0
F# DateTime 自定义范围
范围不是为 DateTime 内置的，但你可以使用序列表达式和步长值创建一个自定义范围。这对于生成一系列日期非常有用。
open System
let dateRange (start: DateTime) (finish: DateTime) (step: TimeSpan) =
seq {
let mutable current = start
while current <= finish do
yield current
current <- current + step
}
let startDate = DateTime(2024, 5, 1)
let endDate = DateTime(2024, 5, 5)
let step = TimeSpan(1, 0, 0, 0) // 1 day
for d in dateRange startDate endDate step do
printfn "%A" d
此示例定义了一个 dateRange 函数，该函数生成从开始日期到结束日期的日期，并按指定的间隔步进。在此，它打印了 2024 年 5 月 1 日到 2024 年 5 月 5 日的所有日期。
在本文中，我们探讨了 F# 中范围的多功能性。它们为生成值序列提供了一种简洁的语法，在与循环和集合操作结合使用时尤其有用。