python sort、sorted高級(jí)排序技巧
Python list內(nèi)置sort()方法用來排序，也可以用python內(nèi)置的全局sorted()方法來對(duì)可迭代的序列排序生成新的序列。
1）排序基礎(chǔ)
簡(jiǎn)單的升序排序是非常容易的。只需要調(diào)用sorted()方法。它返回一個(gè)新的list，新的list的元素基于小于運(yùn)算符(__lt__)來排序。
>>> sorted([5, 2, 3, 1, 4])
[1, 2, 3, 4, 5]
你也可以使用list.sort()方法來排序，此時(shí)list本身將被修改。通常此方法不如sorted()方便，但是如果你不需要保留原來的list，此方法將更有效。
>>> a = [5, 2, 3, 1, 4]
>>> a.sort()
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5]
另一個(gè)不同就是list.sort()方法僅被定義在list中，相反地sorted()方法對(duì)所有的可迭代序列都有效。
sorted({1: 'D', 2: 'B', 3: 'B', 4: 'E', 5: 'A'})
[1, 2, 3, 4, 5]
2）key參數(shù)/函數(shù)
從python2.4開始，list.sort()和sorted()函數(shù)增加了key參數(shù)來指定一個(gè)函數(shù)，此函數(shù)將在每個(gè)元素比較前被調(diào)用。 例如通過key指定的函數(shù)來忽略字符串的大小寫：
>>> sorted("This is a test string from Andrew".split(), key=str.lower)
['a', 'Andrew', 'from', 'is', 'string', 'test', 'This']
key參數(shù)的值為一個(gè)函數(shù)，此函數(shù)只有一個(gè)參數(shù)且返回一個(gè)值用來進(jìn)行比較。這個(gè)技術(shù)是快速的因?yàn)閗ey指定的函數(shù)將準(zhǔn)確地對(duì)每個(gè)元素調(diào)用。
更廣泛的使用情況是用復(fù)雜對(duì)象的某些值來對(duì)復(fù)雜對(duì)象的序列排序，例如：
>>> student_tuples = [
('john', 'A', 15),
('jane', 'B', 12),
('dave', 'B', 10),
]
>>> sorted(student_tuples, key=lambda student: student[2]) # sort by age
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
同樣的技術(shù)對(duì)擁有命名屬性的復(fù)雜對(duì)象也適用，例如：
>>> class Student:
def __init__(self, name, grade, age):
self.name = name
self.grade = grade
self.age = age
def __repr__(self):
return repr((self.name, self.grade, self.age))
>>> student_objects = [
Student('john', 'A', 15),
Student('jane', 'B', 12),
Student('dave', 'B', 10),
]
>>> sorted(student_objects, key=lambda student: student.age) # sort by age
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
3）Operator 模塊函數(shù)
上面的key參數(shù)的使用非常廣泛，因此python提供了一些方便的函數(shù)來使得訪問方法更加容易和快速。operator模塊有itemgetter，attrgetter，從2.6開始還增加了methodcaller方法。使用這些方法，上面的操作將變得更加簡(jiǎn)潔和快速：
>>> from operator import itemgetter, attrgetter
>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(2))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
operator模塊還允許多級(jí)的排序，例如，先以grade，然后再以age來排序：
>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(1,2))
[('john', 'A', 15), ('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12)]
>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('grade', 'age'))
[('john', 'A', 15), ('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12)]
4）升序和降序
list.sort()和sorted()都接受一個(gè)參數(shù)reverse（True or False）來表示升序或降序排序。例如對(duì)上面的student降序排序如下：
>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(2), reverse=True)
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]
>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'), reverse=True)
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]
5）排序的穩(wěn)定性和復(fù)雜排序
從python2.2開始，排序被保證為穩(wěn)定的。意思是說多個(gè)元素如果有相同的key，則排序前后他們的先后順序不變。
>>> data = [('red', 1), ('blue', 1), ('red', 2), ('blue', 2)]
>>> sorted(data, key=itemgetter(0))
[('blue', 1), ('blue', 2), ('red', 1), ('red', 2)]
注意在排序后'blue'的順序被保持了，即'blue', 1在'blue', 2的前面。
更復(fù)雜地你可以構(gòu)建多個(gè)步驟來進(jìn)行更復(fù)雜的排序，例如對(duì)student數(shù)據(jù)先以grade降序排列，然后再以age升序排列。
>>> s = sorted(student_objects, key=attrgetter('age')) # sort on secondary key
>>> sorted(s, key=attrgetter('grade'), reverse=True) # now sort on primary key, descending
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
6）最老土的排序方法-DSU
我們稱其為DSU（Decorate-Sort-Undecorate）,原因?yàn)榕判虻倪^程需要下列三步：
第一：對(duì)原始的list進(jìn)行裝飾，使得新list的值可以用來控制排序；
第二：對(duì)裝飾后的list排序；
第三：將裝飾刪除，將排序后的裝飾list重新構(gòu)建為原來類型的list；
例如，使用DSU方法來對(duì)student數(shù)據(jù)根據(jù)grade排序：
>>> decorated = [(student.grade, i, student) for i, student in enumerate(student_objects)]
>>> decorated.sort()
>>> [student for grade, i, student in decorated] # undecorate
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]
上面的比較能夠工作，原因是tuples是可以用來比較，tuples間的比較首先比較tuples的第一個(gè)元素，如果第一個(gè)相同再比較第二個(gè)元素，以此類推。
并不是所有的情況下都需要在以上的tuples中包含索引，但是包含索引可以有以下好處：
第一：排序是穩(wěn)定的，如果兩個(gè)元素有相同的key，則他們的原始先后順序保持不變；
第二：原始的元素不必用來做比較，因?yàn)閠uples的第一和第二元素用來比較已經(jīng)是足夠了。
此方法被RandalL.在perl中廣泛推廣后，他的另一個(gè)名字為也被稱為Schwartzian transform。
對(duì)大的list或list的元素計(jì)算起來太過復(fù)雜的情況下，在python2.4前，DSU很可能是最快的排序方法。但是在2.4之后，上面解釋的key函數(shù)提供了類似的功能。
7）其他語(yǔ)言普遍使用的排序方法-cmp函數(shù)
在python2.4前，sorted()和list.sort()函數(shù)沒有提供key參數(shù)，但是提供了cmp參數(shù)來讓用戶指定比較函數(shù)。此方法在其他語(yǔ)言中也普遍存在。
在python3.0中，cmp參數(shù)被徹底的移除了，從而簡(jiǎn)化和統(tǒng)一語(yǔ)言，減少了高級(jí)比較和__cmp__方法的沖突。
在python2.x中cmp參數(shù)指定的函數(shù)用來進(jìn)行元素間的比較。此函數(shù)需要2個(gè)參數(shù)，然后返回負(fù)數(shù)表示小于，0表示等于，正數(shù)表示大于。例如：
>>> def numeric_compare(x, y):
return x - y
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=numeric_compare)
[1, 2, 3, 4, 5]
或者你可以反序排序：
>>> def reverse_numeric(x, y):
return y - x
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=reverse_numeric)
[5, 4, 3, 2, 1]
當(dāng)我們將現(xiàn)有的2.x的代碼移植到3.x時(shí)，需要將cmp函數(shù)轉(zhuǎn)化為key函數(shù)，以下的wrapper很有幫助：
def cmp_to_key(mycmp):
'Convert a cmp= function into a key= function'
class K(object):
def __init__(self, obj, *args):
self.obj = obj
def __lt__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) < 0
def __gt__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) > 0
def __eq__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) == 0
def __le__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) <= 0
def __ge__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) >= 0
def __ne__(self, other):
return mycmp(self.obj, other.obj) != 0
return K
當(dāng)需要將cmp轉(zhuǎn)化為key時(shí)，只需要：
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], key=cmp_to_key(reverse_numeric))
[5, 4, 3, 2, 1]
從python2.7，cmp_to_key()函數(shù)被增加到了functools模塊中。
8)其他注意事項(xiàng)
* 對(duì)需要進(jìn)行區(qū)域相關(guān)的排序時(shí)，可以使用locale.strxfrm()作為key函數(shù)，或者使用local.strcoll()作為cmp函數(shù)。
* reverse參數(shù)任然保持了排序的穩(wěn)定性，有趣的時(shí)，同樣的效果可以使用reversed()函數(shù)兩次來實(shí)現(xiàn)：
>>> data = [('red', 1), ('blue', 1), ('red', 2), ('blue', 2)]
>>> assert sorted(data, reverse=True) == list(reversed(sorted(reversed(data))))
* 其實(shí)排序在內(nèi)部是調(diào)用元素的__cmp__來進(jìn)行的，所以我們可以為元素類型增加__cmp__方法使得元素可比較，例如：
>>> Student.__lt__ = lambda self, other: self.age < other.age
>>> sorted(student_objects)
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]
* key函數(shù)不僅可以訪問需要排序元素的內(nèi)部數(shù)據(jù)，還可以訪問外部的資源，例如，如果學(xué)生的成績(jī)是存儲(chǔ)在dictionary中的，則可以使用此dictionary來對(duì)學(xué)生名字的list排序，如下：
>>> students = ['dave', 'john', 'jane']
>>> newgrades = {'john': 'F', 'jane':'A', 'dave': 'C'}
>>> sorted(students, key=newgrades.__getitem__)
['jane', 'dave', 'john']
*當(dāng)你需要在處理數(shù)據(jù)的同時(shí)進(jìn)行排序的話，sort(),sorted()或bisect.insort()不是最好的方法。在這種情況下，可以使用heap，red-black tree或treap。
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