Python：高效检查整数是否在*多个*范围内
我正在开发一个邮政应用程序，需要检查一个整数邮政编码是否在多个邮政编码范围内，并根据匹配的范围返回不同的代码。
每个代码对应多个邮政编码范围。例如，如果邮政编码在1000-2429、2545-2575、2640-2686之间，或者等于2890，就应该返回M代码。
我可以这样写：
if 1000 <= postcode <= 2429 or 2545 <= postcode <= 2575 or 2640 <= postcode <= 2686 or postcode == 2890:
return 'M'
但考虑到有27个可返回的代码和77个需要检查的范围，这样的代码行数似乎有点多。有没有更高效（最好是更简洁）的方式来用Python匹配这些范围呢？
补充：有很多优秀的解决方案出现，所以我实现了所有我能找到的方案，并对它们的性能进行了基准测试。
这个程序的环境是一个网络服务（实际上是基于Django的），需要逐个检查邮政编码区域代码。我的理想实现是能够快速处理每个请求，不需要在内存中保持任何进程，也不需要批量处理多个邮政编码。
我使用timeit.Timer进行了以下解决方案的测试，默认重复1000000次，每次使用随机生成的邮政编码。
IF解决方案（我最初的方案）
if 1000 <= postcode <= 2249 or 2555 <= postcode <= 2574 or ...:
return 'M'
if 2250 <= postcode <= 2265 or ...:
return 'N'
...
1百万次的时间：5.11秒。
元组中的范围（Jeff Mercado）
在我看来，这种方法更优雅，输入和阅读范围也更容易。特别是如果范围会随时间变化，这种方法会更好。但在我的实现中，它的速度慢了四倍。
if any(lower <= postcode <= upper for (lower, upper) in [(1000, 2249), (2555, 2574), ...]):
return 'M'
if any(lower <= postcode <= upper for (lower, upper) in [(2250, 2265), ...]):
return 'N'
...
1百万次的时间：19.61秒。
集合成员资格（gnibbler）
正如作者所说，“只有在你一次性构建集合以检查多个邮政编码时，这种方法才更好”。但我还是想测试一下。
if postcode in set(chain(*(xrange(start, end+1) for start, end in ((1000, 2249), (2555, 2574), ...)))):
return 'M'
if postcode in set(chain(*(xrange(start, end+1) for start, end in ((2250, 2265), ...)))):
return 'N'
...
1百万次的时间：339.35秒。
二分查找（robert king）
这个方法可能有点超出我的理解水平。我在阅读bisect模块时学到了很多，但就是没能搞清楚给find_ge()传什么参数才能运行测试。我预计如果有很多邮政编码的循环，它会非常快，但如果每次都要设置，那就不一定了。所以，对于只处理一个邮政区域代码（即M代码，包含四个范围）时，填充numbers、edgepairs、edgeanswers等的1百万次，但实际上并没有运行fast_solver：
1百万次的时间：105.61秒。
字典（sentinel）
使用一个预生成的字典，每个邮政区域代码一个，存储在源文件中（106 KB），每次运行时加载。我本来期待这种方法能有更好的性能，但在我的系统上，IO真的拖了后腿。我的服务器是一个不是特别快的高端Mac Mini。
1百万次的时间：5895.18秒（从10000次运行推算得出）。
总结
我本以为会有人给出一个简单的“显而易见”的答案，但事实证明这个问题要复杂得多（甚至有点争议）。
如果每个纳秒的效率都很重要，我可能会保持一个单独的进程运行，使用二分查找或字典解决方案，并将结果保存在内存中以便快速查找。然而，由于IF树运行一百万次只需五秒，这对我的小企业来说已经足够快，所以我最终会在我的应用中使用这个方法。
感谢大家的贡献！
11 个回答
可能最快的方法是检查一个集合中的成员资格
>>> from itertools import chain
>>> ranges = ((1000, 2429), (2545, 2575), (2640, 2686), (2890, 2890))
>>> postcodes = set(chain(*(xrange(start, end+1) for start, end in ranges)))
>>> 1000 in postcodes
True
>>> 2500 in postcodes
False
不过这样做会占用更多的内存，而且建立这个集合也需要时间，所以只有在你只建立一次集合，然后在一个循环中检查很多邮政编码时，这种方法才更好
编辑：似乎不同的范围需要映射到不同的字母
>>> from itertools import chain
>>> ranges = {'M':((1000,2429), (2545,2575), (2640,2686), (2890, 2890)),
# more ranges
}
>>> postcodemap = dict((k,v) for v in ranges for k in chain(*imap(xrange, *zip(*ranges[v]))))
>>> print postcodemap.get(1000)
M
>>> print postcodemap.get(2500)
None
这里有一个快速简洁的解决方案，使用了numpy库：
import numpy as np
lows = np.array([1, 10, 100]) # the lower bounds
ups = np.array([3, 15, 130]) # the upper bounds
def in_range(x):
return np.any((lows <= x) & (x <= ups))
比如说，现在可以这样做：
in_range(2) # True
in_range(23) # False
你可以把你的范围放进元组里，然后把这些元组放到一个列表中。接着使用 any() 函数来帮助你检查某个值是否在这些范围内。
ranges = [(1000,2429), (2545,2575), (2640,2686), (2890, 2890)]
if any(lower <= postcode <= upper for (lower, upper) in ranges):
print('M')