Kotlin编码窍门之区间（Ranges）

区间表达式由rangeTo函数和..操作符辅以in和!in构成。可以为任意可比较的类型定义区间，但是对于整形这种原生类型，区间的实现已经被优化了。如下是一个使用区间的例子：

if (i in 1..10) { // equivalent of 1 <= i && i <= 10
    println(i)
}

整形区间（IntRange, LongRange, CharRange）有一个额外特性：它们可以被迭代。编译器负责将其转换为类似Java的基于索引的for循环而无额外开销。

for (i in 1..4) print(i) // prints "1234"

for (i in 4..1) print(i) // prints nothing

如果你想倒序迭代数字呢？也肯简单，可以使用标准库中定义的downTo（）函数：

for (i in 4 downTo 1) print(i) // prints "4321"

能否以不为1的任意步长迭代数字？当然可以，step（）函数可以实现该功能：

for (i in 1..4 step 2) print(i) // prints "13"

for (i in 4 downTo 1 step 2) print(i) // prints "42"

如果要创建一个不包含结束元素的区间，则可以使用until函数：

for (i in 1 until 10) { // i in [1, 10), 10 is excluded
     println(i)
}

它如何工作（How it works）

区间实现了库中的一个公共接口：ClosedRange<T>。

这个ClosedRange<T>是为可比较类型定义的，在数学意义上表示一个闭区间。它有两个端点start和endInclusive，并且这两个端点都被区间包含。区间的主要操作是contains，通常使用in或!in的形式。

整形数列（IntProgression, LongProgression, CharProgression）表示一个等差数列。数列由首元素first、末尾元素last和非0的公差step确定。末尾元素last总会被迭代命中，除非该数列是空的。

数列是Iterable<N>的子类型，其中N可以是Int，Long或Char，因此数列可以被用于for循环和像map，filter等函数中。数列的迭代相当于Java/JavaScript中的基于索引的for循环：

for (int i = first; i != last; i += step) {
  // ...
}

对于整数类型，..操作符创建了一个同时实现ClosedRange<T>和*Progression的对象。例如，IntRange实现了ClosedRange<Int>接口，且继承自IntProgression，因此IntRange可以使用所有定义在IntProgression中的操作。downTo()和step()函数的结果总是一个*Progression。

数列由在其伴生对象中定义的fromClosedRange函数构造：

IntProgression.fromClosedRange(start, end, step)

数列的last元素的计算方法是：若step是正数，则计算不大于end值的最大值；若step是负数，则计算不小于end值的最小值；且最大值和最小值需要满足：(last - first) % step == 0

使用函数（Utility functions）

rangeTo()

整形类型的rangeTo()操作符只是调用*Range类的构造器，如：

class Int {
    //...
    operator fun rangeTo(other: Long): LongRange = LongRange(this, other)
    //...
    operator fun rangeTo(other: Int): IntRange = IntRange(this, other)
    //...
}

浮点数（Double,Float）没有定义rangeTo操作符，但是由标准库提供了一个支持泛型的Comparable来代替：

public operator fun <T: Comparable<T>> T.rangeTo(that: T): ClosedRange<T>

由此函数返回的区间不能用于迭代。

downTo()

扩展函数downTo()是为整数类型定义的，这有两个例子：

fun Long.downTo(other: Int): LongProgression {
    return LongProgression.fromClosedRange(this, other.toLong(), -1L)
}

fun Byte.downTo(other: Int): IntProgression {
    return IntProgression.fromClosedRange(this.toInt(), other, -1)
}

reversed()

扩展函数reversed()是为每一个*Progression定义的，用于返回一个倒序序列：

fun IntProgression.reversed(): IntProgression {
    return IntProgression.fromClosedRange(last, first, -step)
}

step()

扩展函数step()是为每一个*Progression定义的，返回的数列的步进值（该函数的参数）已经被修改。步进值要求总是正的，因此该函数不会改变迭代的方向：

fun IntProgression.step(step: Int): IntProgression {
    if (step <= 0) throw IllegalArgumentException("Step must be positive, was: $step")
    return IntProgression.fromClosedRange(first, last, if (this.step > 0) step else -step)
}

fun CharProgression.step(step: Int): CharProgression {
    if (step <= 0) throw IllegalArgumentException("Step must be positive, was: $step")
    return CharProgression.fromClosedRange(first, last, if (this.step > 0) step else -step)
}

注意：为了保证(last - first) % step == 0的成立，该函数返回的数列的末尾值可能与原数列的末尾值不同，例子如下：

(1..12 step 2).last == 11  // progression with values [1, 3, 5, 7, 9, 11]
(1..12 step 3).last == 10  // progression with values [1, 4, 7, 10]
(1..12 step 4).last == 9   // progression with values [1, 5, 9]