Python合并指定范围连续整数列表的简便方法及相关疑问

需求背景 #

需要构造包含多段连续整数的列表，示例结果如下：

[1,2,3,4,5,6,7, 15,16,17,18,19, 56,57,58,59]

已知各段整数的起止值，最初的实现方式如下：

ranges = (range(1,8),
          range(15,20),
          range(56,60))
Y = sum( [ list(x) for x in ranges ] )

该写法可行但代码繁琐，且用sum()拼接序列的方式可读性差。对比MATLAB的简洁实现：

Y = [ 1:7, 15:19, 56:59 ]

现寻求更优的Python实现方式（支持NumPy），并解答以下疑问：为何使用生成器表达式传入sum()会报错？

报错代码：

Y = sum( (list(x) for x in ranges) )

报错信息：

TypeError: unsupported operand types for +: 'int' and 'list'

疑惑点：sum()的默认初始值为何是0而非空列表[]？

优化实现方式 #

原生Python实现：用itertools.chain拼接序列 #

使用itertools.chain可以高效拼接多个迭代器，语义明确，可读性远优于sum()：

from itertools import chain

ranges = (range(1,8), range(15,20), range(56,60))
# 方式1：解包ranges传入chain
Y = list(chain(*ranges))
# 方式2：用chain.from_iterable避免解包，更适合可迭代对象的序列
Y = list(chain.from_iterable(ranges))

chain专门用于串联多个迭代器，无需先将每个range转为列表，性能更优，代码意图清晰。

NumPy实现：用np.r_模拟MATLAB风格 #

NumPy的np.r_可以实现和MATLAB几乎一致的简洁写法，完美贴合需求：

import numpy as np

# 直接按段指定范围，左闭右开规则与Python一致
Y = np.r_[1:8, 15:20, 56:60]
# 若需要转为普通Python列表，添加tolist()
Y_list = Y.tolist()

np.r_会自动将各段范围拼接为一个NumPy数组，写法简洁直观，和MATLAB的语法高度相似。

sum()使用生成器表达式报错的原因 #

sum()函数的设计初衷是对数值类型求和，因此默认初始值为0。当你传入生成器表达式(list(x) for x in ranges)时，sum()会先执行0 + 第一个列表的操作，而整数与列表不支持+运算，因此触发TypeError。

如果一定要用sum()拼接列表，必须显式指定初始值为空列表[]，让sum()从空列表开始依次拼接每个列表：

Y = sum( (list(x) for x in ranges), [] )

但这种写法依然不推荐，因为sum()的语义是求和，用来拼接序列会混淆代码意图，远不如itertools.chain清晰。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者Sanjay Manohar