编辑“︁Kotlin区间（Ranges）”︁

{{Note|本节内容适用于Kotlin 1.3及以上版本}}

= Kotlin区间（Ranges） =
'''区间（Range）'''是Kotlin中表示一系列连续值的特殊结构，支持数字、字符等多种类型。区间通过操作符<code>..</code>、<code>until</code>、<code>downTo</code>等实现，是控制流和集合操作的重要基础。

== 基础概念 ==
区间表示数学中的闭区间或半开区间，包含以下核心特性：
* '''包含边界'''：如<code>1..4</code>包含1,2,3,4
* '''迭代能力'''：可用于循环遍历
* '''包含检测'''：通过<code>in</code>操作符检查元素是否属于区间

=== 数学表示 ===
闭区间表示为：<math>[a, b] = \{x \mid a \leq x \leq b\}</math><br/>
半开区间表示为：<math>[a, b) = \{x \mid a \leq x < b\}</math>

== 区间创建 ==
Kotlin提供多种创建区间的方式：

=== 基本语法 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
// 闭区间（包含两端）
val intRange = 1..10  
val charRange = 'a'..'z'

// 半开区间（不包含结束值）
val halfOpenRange = 1 until 10  // 1..9

// 递减区间
val downRange = 10 downTo 1
</syntaxhighlight>

=== 区间类型 ===
{| class="wikitable"
! 类型 !! 示例 !! 等效数学表示
|-
| 闭区间 || <code>1..4</code> || [1,4]
|-
| 半开区间 || <code>1 until 4</code> || [1,4)
|-
| 递减区间 || <code>4 downTo 1</code> || [4,1]
|}

== 区间操作 ==
=== 遍历区间 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
for (i in 1..4) print(i)  // 输出：1234
for (i in 4 downTo 1) print(i)  // 输出：4321
for (i in 1 until 4) print(i)  // 输出：123
</syntaxhighlight>

=== 步长控制 ===
使用<code>step</code>指定迭代步长：
<syntaxhighlight lang="kotlin">
for (i in 1..10 step 2) print("$i ")  // 输出：1 3 5 7 9 
for (i in 10 downTo 1 step 3) print("$i ")  // 输出：10 7 4 1
</syntaxhighlight>

=== 包含检测 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
val range = 1..10
println(5 in range)  // true
println(15 in range) // false
println(5 !in range) // false
</syntaxhighlight>

== 特殊区间类型 ==
=== 字符区间 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
for (ch in 'a'..'d') print(ch)  // 输出：abcd
if ('c' in 'a'..'f') println("包含")  // 输出：包含
</syntaxhighlight>

=== 自定义区间 ===
通过实现<code>Comparable</code>接口创建自定义类的区间：
<syntaxhighlight lang="kotlin">
class Date(val year: Int, val month: Int) : Comparable<Date> {
    override fun compareTo(other: Date): Int = 
        when {
            year != other.year -> year - other.year
            else -> month - other.month
        }
}

val dateRange = Date(2023,1)..Date(2023,12)
println(Date(2023,6) in dateRange)  // true
</syntaxhighlight>

== 实际应用案例 ==
=== 成绩等级判断 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
fun getGrade(score: Int): String = when(score) {
    in 90..100 -> "A"
    in 80 until 90 -> "B"
    in 70 until 80 -> "C"
    in 60 until 70 -> "D"
    else -> "F"
}

println(getGrade(85))  // 输出：B
</syntaxhighlight>

=== 集合过滤 ===
<syntaxhighlight lang="kotlin">
val numbers = listOf(1, 3, 7, 10, 15)
val filtered = numbers.filter { it in 5..12 }
println(filtered)  // 输出：[7, 10]
</syntaxhighlight>

=== 图形绘制范围 ===
<mermaid>
graph TD
    A[开始] --> B{坐标在画布内?}
    B -->|x in 0..800<br>y in 0..600| C[绘制像素]
    B -->|超出范围| D[跳过绘制]
</mermaid>

== 性能考虑 ==
* 区间对象会缓存边界值，重复使用相同区间不会产生额外开销
* 对于大型区间（如<code>1..1_000_000</code>），建议使用序列(Sequence)进行惰性计算

<syntaxhighlight lang="kotlin">
// 高效处理大区间
(1..1_000_000).asSequence()
    .filter { it % 2 == 0 }
    .take(10)
    .forEach { println(it) }
</syntaxhighlight>

== 常见问题 ==
{{Warning|边界值陷阱}}
* <code>1 until 1</code>是空区间
* <code>10 downTo 1 step -1</code>会导致无限循环
* 浮点数区间应使用<code>BigDecimal</code>而非默认浮点类型

{{Tip|最佳实践}}
* 优先使用<code>until</code>避免数组越界
* 对复杂判断条件，可将区间存储在变量中复用
* 使用<code>when</code>表达式配合区间实现清晰的条件分支

== 进阶用法 ==
=== 区间运算 ===
Kotlin支持区间交集、并集等操作：
<syntaxhighlight lang="kotlin">
val range1 = 1..10
val range2 = 5..15

// 交集
println(range1 intersect range2)  // 5..10

// 连续区间检测
println(range1 contiguousTo 11..20)  // false
</syntaxhighlight>

=== 无限区间 ===
通过自定义实现可创建无限区间：
<syntaxhighlight lang="kotlin">
val infiniteRange = 1..Int.MAX_VALUE
println(infiniteRange.take(5).toList())  // [1, 2, 3, 4, 5]
</syntaxhighlight>

=== 区间代数 ===
区间满足以下数学性质：
* 自反性：<math>a \in [a, b]</math>
* 传递性：<math>a \leq b \leq c \Rightarrow [a,b] \cup [b,c] = [a,c]</math>
* 单调性：<math>x \in [a,b] \Rightarrow x+k \in [a+k, b+k]</math>

[[Category:编程语言]]
[[Category:Kotlin]]
[[Category:Kotlin控制流]]