Python 區間庫 interval和intervaltree

https://github.com/AlexandreDecan/python-intervals

https://github.com/chaimleib/intervaltree

示例1：創建區間&檢驗左右邊界值

In [22]: from interval import Interval

# 創建實例
In [23]: a = Interval(2,5)

# 左右邊界是均包含在內，為全閉區間
In [24]: 2 in a
Out[24]: True

In [25]: 5 in a
Out[25]: True

 

示例2：半閉半開區間&檢測閉區間邊界值

# b 左閉右開
In [26]: b = Interval(2, 5, lower_closed=False)

# 打印a，b
In [29]: a
Out[29]: Interval(2, 5, lower_closed=True, upper_closed=True)

In [30]: b
Out[30]: Interval(2, 5, lower_closed=False, upper_closed=True)

# 檢驗a,b是否包含左邊界值2
In [31]: 2 in a, 2 in b
Out[31]: (True, False)

# 檢驗a,b是否包含右邊界值5
In [32]: 5 in a, 5 in b
Out[32]: (True, True)

 

示例3：區間合並、判斷是否交叉、判斷是否比鄰

In [33]: c = Interval(1,3, lower_closed=False)

In [34]: d = Interval(3,5, lower_closed=False)

# 皆為左閉右開
In [35]: 1 in c, 3 in d
Out[35]: (False, False)

# 合並
In [36]: e = c.join(d)

# 合並之后檢測
In [37]: 3 in e
Out[37]: True

In [39]: c
Out[39]: Interval(1, 3, lower_closed=False, upper_closed=True)

In [40]: d
Out[40]: Interval(3, 5, lower_closed=False, upper_closed=True)

# 判斷是否交叉，c、d無交集
In [43]: c.overlaps(d)
Out[43]: False

# c、e有交集
In [44]: c.overlaps(e)
Out[44]: True

# e、c 反向測試
In [45]: e.overlaps(c)
Out[45]: True

# 比鄰測試
In [52]: f = Interval(0, 1, upper_closed=False)

In [53]: g = Interval(1, 3, lower_closed=False)

In [54]: h = Interval(1, 3)

# 打印f、g
In [55]: f
Out[55]: Interval(0, 1, lower_closed=True, upper_closed=False)

In [56]: g
Out[56]: Interval(1, 3, lower_closed=False, upper_closed=True)

In [57]: h
Out[57]: Interval(1, 3, lower_closed=True, upper_closed=True)

# f、g不比鄰
In [58]: f.adjacent_to(g)
Out[58]: False

In [59]: g.adjacent_to(f)
Out[59]: False

# f、h比鄰
In [60]: f.adjacent_to(h)
Out[60]: True

# 測試具有交集的區間
In [61]: i = Interval(0,2)

# 結果不比鄰
In [62]: h.adjacent_to(i)
Out[62]: False

# 測試邊界相交
In [63]: j = Interval(2, 3)

# 結果不比鄰
In [64]: i.adjacent_to(j)
Out[64]: False

# 從以上結果可以推斷，比鄰是指：1、兩個區間相鄰的邊界值相等 2、同時這兩個邊界一個為開區間，一個為閉區間，即兩個區間沒有交集

 

注：區間解釋

    數學區間是指某一范圍。分類有全開區間、全閉區間、半開半閉區間、半閉半開區間。
    全開區間：表示符號為( )，指不包括端點的區間，例如(2，4)，表示實數范圍內大於2小於4范圍內的實數；
    全閉區間：表示符號為[ ]，指包括端點的區間，例如[2，4]，表示實數范圍內大於等於2小於等於4范圍內的實數；
    半開半閉區間：表示符號為( ]，指不包括最小數據的端點，而包括最大數據的端點的區間，例如(2，4]，表示實數范圍內大於2小於等於4范圍內的實數；
    半閉半開區間：表示符號為[ ），指包括最小數據的端點，而不包括最大數據的端點的區間，例如[2，4)，表示實數范圍內大於等於2小於4范圍內的實數.

[a,b]     a<=x<=b     取值包括a、b
（a,b）    a<x<b         取值不包括a、b
[a,b）    a<=x<b        取值包括a，不包括b
（a,b]    a<x<=b         取值不包括a，包括b

用法舉例

不論是在Linux系統還是Windows系統上，我們都可以方便的安裝pip或者easy_install庫來方便的安裝大多數python庫，interval也不例外。
在這個庫中提供了兩個主要的類，分別是Interval和IntervalSet兩個類。
Interval類描述了一個連續的范圍區間，這個區間可以是閉、開、半閉半開、無窮的，他的區間值不一定是數字，可以包含任何的數據類型，比如字符串，時間等等，同時他和python的各種操作（<, <=, ==, >=, >等）也是兼容的。IntervalSet包含了一個或多個互不相交的Interval集合。下面的這幾個例子是源碼中的。

>>> volume1 = Interval.between("A", "Foe")
>>> volume2 = Interval.between("Fog", "McAfee")
>>> volume3 = Interval.between("McDonalds", "Space")
>>> volume4 = Interval.between("Spade", "Zygote")
>>> encyclopedia = IntervalSet([volume1, volume2, volume3, volume4])
>>> mySet = IntervalSet([volume1, volume3, volume4])
>>> "Meteor" in encyclopedia
True
>>> "Goose" in encyclopedia
True
>>> "Goose" in mySet
False
>>> volume2 in (encyclopedia ^ mySet)
True 

前面的三個例子比較容易理解，最后一個例子中，encyclopedia的區別就是mySet多了一個volume2，而異或就是將兩個集合中相同的元素去掉，不同的元素保留，所以最后只剩下了volume2。
除了字符串，利用interval還可以很方便的處理時間，下面的例子同樣來自於源碼。

>>> officeHours = IntervalSet.between("08:00", "17:00")
>>> myLunch = IntervalSet.between("11:30", "12:30")
>>> myHours = IntervalSet.between("08:30", "19:30") - myLunch
>>> myHours.issubset(officeHours)
False
>>> "12:00" in myHours
False
>>> "15:30" in myHours
True
>>> inOffice = officeHours & myHours
>>> print inOffice
['08:30'..'11:30'),('12:30'..'17:00']
>>> overtime = myHours - officeHours
>>> print overtime
('17:00'..'19:30']

在前言中說道interval庫可以處理IP地址，簡單的列舉應用如下：

# coding
r1 = IntervalSet([Interval(1, 1000), Interval(1100, 1200)])
r2 = IntervalSet([Interval(30, 50), Interval(60, 200), Interval(1150, 1300)])

r3 = IntervalSet([Interval(1000, 3000)])
r4 = IntervalSet([Interval(1000, 3000)])
r5 = IntervalSet([Interval(30000, 12000)])

print (r3 - r4), (r4 - r3), r3 & r4
print len(IntervalSet.empty())

if r3 & r4 == r4:
    print 'yes'

print r3 & r4
if (r3 - r4).empty():
   print "true"
print (r3 - r4).empty()

# output
<Empty> <Empty> [1000..3000]
0
yes
[1000..3000]
<Empty>

常用方法

• interval對象初始化參數（lower_bound=-Inf, upper_bound=Inf, **kwargs）三個boolean參數closed,lower_closed,upper_closed分表表示全閉，左閉右開，左開右閉。比如：r = Interval(upper_bound=62, closed=False)
• between(a, b, closed=True)：返回以a和b為界的區間
• less_than(a)：小於a的所有值構成interval，類似的還有less_than_or_equal_to，greater_than，greater_than_or_equal_to函數
• join(other)：將兩個連續的intervals組合起來
• overlaps(other)：兩個區間是否有重疊
• adjacent_to(other)：兩個區間是否不重疊的毗鄰

參考地址

Python 區間庫 interval：https://blog.csdn.net/huiyanshizhu/article/details/97932768

python強大的區間處理庫interval用法介紹 ：https://www.cnblogs.com/cotyb/p/5256303.html