python的排序详解

排序，在编程中经常遇到的算法，我也在几篇文章中介绍了一些关于排序的算法。有的高级语言内置了一些排序函数。本文讲述Python在这方面的工作。供使用python的程序员们参考，也让没有使用python的朋友了解python。领略一番“生命有限，请用Python”的含义。

内置函数sorted()/list.sort()的使用

简单应用

python对list有一个内置函数：sorted(),专门用于排序。举例：

  1. >>> a=[5,3,6,1,9,2]
  2. >>> sorted(a)       #a经过sorted之后，得到一个排序结果
  3. [1, 2, 3, 5, 6, 9]  #但是，原有的a并没有受到影响
  4. >>> a
  5. [5, 3, 6, 1, 9, 2]

也可以使用list.sort()来进行上述操作。

  1. >>> a.sort()
  2. >>> a               #注意这里，经过list.sort()之后，原有
  3. [1, 2, 3, 5, 6, 9]  #a的顺序已经发生变化，与上述不同之处。

sorted和list.sort()的区别:list.sort()只能对list类型进行排序。如下：

  1. >>> b_dict={1:'e',3:'m',9:'a',5:'e'}
  2. >>> b_dict.sort()
  3. Traceback (most recent call last):
  4.   File "<stdin>", line 1, in <module>
  5.   AttributeError: 'dict' object has no attribute 'sort'

而sorted则不然，看例子：

  1. >>> b_dict
  2. {1: 'e', 3: 'm', 5: 'e', 9: 'a'}
  3. >>> sorted(b_dict)
  4. [1, 3, 5, 9]

sorted之后，上述对dictinoary中，将key值取出并排序，返回list类型的排序结果。

按照指定关键词排序

在list.sort()和sorted中，都可以根据指定的key值排序。例如：

sorted的例子：

  1. >>> qw="I am Qiwsir you can read my articles im my blog".split()
  2. >>> qw
  3. ['I', 'am', 'Qiwsir', 'you', 'can', 'read', 'my', 'articles', 'im', 'my', 'blog']
  4. >>> sorted(qw,key=str.lower)        #按照字母升序排列
  5. ['am', 'articles', 'blog', 'can', 'I', 'im', 'my', 'my', 'Qiwsir', 'read', 'you']

list.sort()的例子：

  1. >>> qw  
  2. ['I', 'am', 'Qiwsir', 'you', 'can', 'read', 'my', 'articles', 'im', 'my', 'blog']
  3. >>> qw.sort(key=str.lower)
  4. >>> qw
  5. ['am', 'articles', 'blog', 'can', 'I', 'im', 'my', 'my', 'Qiwsir', 'read', 'you']

此外，key还可以接收函数的单一返回值，按照该值排序。例如：

  1. >>> name_mark_age = [('zhangsan','A',15),('LISI','B',14),('WANGWU','A',16)]
  2. >>> sorted(name_mark_age, key = lambda x: x[2])     #根据年龄排序
  3. [('LISI', 'B', 14), ('zhangsan', 'A', 15), ('WANGWU', 'A', 16)]
  5. >>> sorted(name_mark_age, key = lambda x: x[1])     #根据等级排序
  6. [('zhangsan', 'A', 15), ('WANGWU', 'A', 16), ('LISI', 'B', 14)]
  8. >>> sorted(name_mark_age, key = lambda x: x[0])     #根据姓名排序
  9. [('LISI', 'B', 14), ('WANGWU', 'A', 16), ('zhangsan', 'A', 15)]

除了上述方式，python中还提供了一个选择循环选择指定元组值的模块

  1. >>> from operator import itemgetter    #官方文档：https://docs.python.org/2/library/operator.html#module-operator
  2. >>> name_mark_age.append(('zhaoliu','B',16))
  3. >>> name_mark_age
  4. [('zhangsan', 'A', 15), ('LISI', 'B', 14), ('WANGWU', 'A', 16), ('zhaoliu', 'B', 16)]
  6. >>> sorted(name_mark_age,key=itemgetter(2))     #按照年龄排序
  7. [('LISI', 'B', 14), ('zhangsan', 'A', 15), ('WANGWU', 'A', 16), ('zhaoliu', 'B', 16)]
  9. >>> sorted(name_mark_age,key=itemgetter(1,2))   #先按照等级排序，相同等级看年龄
  10. [('zhangsan', 'A', 15), ('WANGWU', 'A', 16), ('LISI', 'B', 14), ('zhaoliu', 'B', 16)]

在官方文档上，有这样一个例子，和上面的操作是完全一样的。

  1. >>> class Student:
  2.         def __init__(self, name, grade, age):
  3.             self.name = name
  4.             self.grade = grade
  5.             self.age = age
  7.         def __repr__(self):
  8.             return repr((self.name, self.grade, self.age))
  10. >>> student_objects = [
  11.         Student('john', 'A', 15),       #注意这里，用class Student来生成列表内的值
  12.         Student('jane', 'B', 12),       #因此，可以通过student_objects[i].age来访问某个名称的年龄,i=0,则是john的年龄
  13.         Student('dave', 'B', 10),
  14.         ]
  16. >>> sorted(student_objects, key=lambda student: student.age)
  17. [('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

也可以引用operator模块来实现上述排序

  1. >>>from operator import attrgetter
  2. >>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'))
  3. [('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
  4. >>> sorted(student_objects, key=attrgetter('grade', 'age'))
  5. [('john', 'A', 15), ('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12)]

总结：sorted的能力超强，不仅实现排序，还能按照指定关键词排序。

以上例子都是升序，如果，增加reverse=True。例如：

  1. >>>from operator import itemgetter 
  2. >>> name_mark_age
  3. [('zhangsan', 'A', 15), ('LISI', 'B', 14), ('WANGWU', 'A', 16), ('zhaoliu', 'B', 16)]
  4. >>> sorted(name_mark_age, key=itemgetter(2),reverse=True)
  5. [('WANGWU', 'A', 16), ('zhaoliu', 'B', 16), ('zhangsan', 'A', 15), ('LISI', 'B', 14)]

sorted的算法

python中的sorted算法，网上有人撰文，说比较低级。其实不然，通过阅读官方文档，发现python中的sorted排序，真的是高大上，用的Timsort算法。什么是Timsort，请看 wiki的解释：http://en.wikipedia.org/wiki/Timsort，另外，国内有一个文档，适当翻译：http://blog.csdn.net/yangzhongblog/article/details/8184707，这里截取一个不同排序算法比较的图示，就明白sorted的威力了。

从时间复杂度来看，Timsort是威武的。

排序之python sorted性能分析 - 图1

从空间复杂度来讲，需要的开销在数量大的时候会增大。

排序之python sorted性能分析 - 图2

综上，可以看出，就一般情况，使用sorted足以能够完成排序的要求，并且是稳定的。

当然，python中也有其它一些排序模块，都可以直接拿过来使用。

本文作者在博客和github上都有多种关于python排序方法和模块的文章说明。