Python에서 "1000000000000000 in range(1000000000000001)"이 빠른 이유

컴파일된 바이트코드

Python 3에서는 코드가 실행되기 전에 컴파일된 바이트코드로 변환됩니다. in 연산자는 특정 값이 범위에 있는지 확인하는 데 사용됩니다. Python 3.8부터 컴파일러는 in 연산자가 숫자 범위를 사용하는 경우 특수한 최적화를 수행합니다. 컴파일러는 범위의 끝점을 비교하는 대신 범위의 시작점과 길이만 비교합니다.

이 경우 range(1000000000000001)은 시작점이 0이고 길이가 1000000000000001인 범위를 생성합니다. 1000000000000000은 범위 시작점보다 크거나 같고 범위 길이보다 작기 때문에 in 연산자는 True를 반환합니다. 컴파일러는 범위의 끝점인 1000000000000001을 비교할 필요가 없으므로 연산 속도가 향상됩니다.

CPython 인터프리터 최적화

CPython 인터프리터는 Python 3에서 사용되는 기본 인터프리터입니다. CPython 인터프리터는 in 연산자를 위한 추가 최적화를 수행합니다. 범위의 시작점과 길이가 알려진 경우 인터프리터는 범위를 직접 반복하지 않고 C 언어의 bsearch 함수를 사용하여 값을 검색합니다. bsearch 함수는 이진 검색 알고리즘을 사용하여 범위 내에서 값을 빠르게 찾을 수 있습니다.

예제 코드

# 1000000000000000이 범위(1000000000000001)에 있는지 확인합니다.
print(1000000000000000 in range(1000000000000001))

# 1000000000000002가 범위(1000000000000001)에 있는지 확인합니다.
print(1000000000000002 in range(1000000000000001))

True
False

설명

첫 번째 출력은 True입니다. 1000000000000000은 범위(1000000000000001)의 시작점보다 크거나 같고 범위 길이보다 작기 때문입니다.

대체 방법

비교 연산자 사용

# 1000000000000000이 범위(1000000000000001)의 시작점보다 크거나 같은지 확인합니다.
if 1000000000000000 >= 0:

    # 1000000000000000이 범위(1000000000000001)의 길이보다 작은지 확인합니다.
    if 1000000000000000 < 1000000000000001:
        print(True)
    else:
        print(False)
else:
    print(False)

len() 함수 사용

# 범위(1000000000000001)의 길이를 계산합니다.
range_length = len(range(1000000000000001))

# 1000000000000000이 범위 길이보다 작은지 확인합니다.
if 1000000000000000 < range_length:
    print(True)
else:
    print(False)

슬라이싱 사용

# 범위(1000000000000001)의 첫 번째 요소를 가져옵니다.
first_element = range(1000000000000001)[0]

# 범위(1000000000000001)의 마지막 요소를 가져옵니다.
last_element = range(1000000000000001)[-1]

# 1000000000000000이 첫 번째 요소보다 크거나 같은지 확인합니다.
if 1000000000000000 >= first_element:

    # 1000000000000000이 마지막 요소보다 작거나 같은지 확인합니다.
    if 1000000000000000 <= last_element:
        print(True)
    else:
        print(False)
else:
    print(False)