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python sort、sorted進階排序技巧(轉)

add by zhj: 沒找到原文。可以按多個次元進行排序,而且可以指定他們的排序方向,如果次元都是數字,排序比較容易,用+/-号就可以

指定排序方向。否則,就調用多次sorted進行排序了,而且要按次元的反向順序來調用,比如按a, b, c三個次元來排序,那要先對c執行

sorted(),然後是b,最後是a。因為sorted()排序是穩定的,這樣可以保證最終結果是按a, b, c三個次元來排序的。

Python list内置sort()方法用來排序,也可以用python内置的全局sorted()方法來對可疊代的序列排序生成新的序列。

1)排序基礎

簡單的升序排序是非常容易的。隻需要調用sorted()方法。它傳回一個新的list,新的list的元素基于小于運算符(__lt__)來排序。

複制代碼代碼如下:

>>> 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list本身将被修改。通常此方法不如sorted()友善,但是如果你不需要保留原來的list,此方法将更有效。

>>> a = [5, 2, 3, 1, 4]

>>> a.sort()

>>> a

另一個不同就是list.sort()方法僅被定義在list中,相反地sorted()方法對所有的可疊代序列都有效。

>>> 

sorted({1: 'D', 2: 'B', 3: 'B', 4: 'E', 5: 'A'})

2)key參數/函數

從python2.4開始,list.sort()和sorted()函數增加了key參數來指定一個函數,此函數将在每個元素比較前被調用。 例如通過key指定的函數來忽略字元串的大小寫:

>>> sorted("This is a test string from Andrew".split(), key=str.lower)

['a', 'Andrew', 'from', 'is', 'string', 'test', 'This']

key參數的值為一個函數,此函數隻有一個參數且傳回一個值用來進行比較。這個技術是快速的因為key指定的函數将準确地對每個元素調用。

更廣泛的使用情況是用複雜對象的某些值來對複雜對象的序列排序,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)]

同樣的技術對擁有命名屬性的複雜對象也适用,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

3)Operator 子產品函數

上面的key參數的使用非常廣泛,是以python提供了一些友善的函數來使得通路方法更加容易和快速。operator子產品有itemgetter,attrgetter,從2.6開始還增加了methodcaller方法。使用這些方法,上面的操作将變得更加簡潔和快速:

>>> from operator import itemgetter, attrgetter

>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(2))

>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'))

operator子產品還允許多級的排序,例如,先以grade,然後再以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'))

4)升序和降序

list.sort()和sorted()都接受一個參數reverse(True or False)來表示升序或降序排序。例如對上面的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)

5)排序的穩定性和複雜排序

從python2.2開始,排序被保證為穩定的。意思是說多個元素如果有相同的key,則排序前後他們的先後順序不變。

>>> data = [('red', 1), ('blue', 1), ('red', 2), ('blue', 2)]

>>> sorted(data, key=itemgetter(0))

[('blue', 1), ('blue', 2), ('red', 1), ('red', 2)]

注意在排序後'blue'的順序被保持了,即'blue', 1在'blue', 2的前面。

更複雜地你可以建構多個步驟來進行更複雜的排序,例如對student資料先以grade降序排列,然後再以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

6)最老土的排序方法-DSU

我們稱其為DSU(Decorate-Sort-Undecorate),原因為排序的過程需要下列三步:

第一:對原始的list進行裝飾,使得新list的值可以用來控制排序;

第二:對裝飾後的list排序;

第三:将裝飾删除,将排序後的裝飾list重新建構為原來類型的list;

例如,使用DSU方法來對student資料根據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

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的第一個元素,如果第一個相同再比較第二個元素,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:排序是穩定的,如果兩個元素有相同的key,則他們的原始先後順序保持不變;

第二:原始的元素不必用來做比較,因為tuples的第一和第二進制素用來比較已經是足夠了。

此方法被RandalL.在perl中廣泛推廣後,他的另一個名字為也被稱為Schwartzian transform。

對大的list或list的元素計算起來太過複雜的情況下,在python2.4前,DSU很可能是最快的排序方法。但是在2.4之後,上面解釋的key函數提供了類似的功能。

7)其他語言普遍使用的排序方法-cmp函數

在python2.4前,sorted()和list.sort()函數沒有提供key參數,但是提供了cmp參數來讓使用者指定比較函數。此方法在其他語言中也普遍存在。

在python3.0中,cmp參數被徹底的移除了,進而簡化和統一語言,減少了進階比較和__cmp__方法的沖突。

在python2.x中cmp參數指定的函數用來進行元素間的比較。此函數需要2個參數,然後傳回負數表示小于,0表示等于,正數表示大于。例如:

>>> def numeric_compare(x, y):

        return x - y

>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=numeric_compare)

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]

當我們将現有的2.x的代碼移植到3.x時,需要将cmp函數轉化為key函數,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

當需要将cmp轉化為key時,隻需要:

>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], key=cmp_to_key(reverse_numeric))

從python2.7,cmp_to_key()函數被增加到了functools子產品中。

8)其他注意事項

* 對需要進行區域相關的排序時,可以使用locale.strxfrm()作為key函數,或者使用local.strcoll()作為cmp函數。

* reverse參數任然保持了排序的穩定性,有趣的時,同樣的效果可以使用reversed()函數兩次來實作:

>>> assert sorted(data, reverse=True) == list(reversed(sorted(reversed(data))))

* 其實排序在内部是調用元素的__cmp__來進行的,是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)

* key函數不僅可以通路需要排序元素的内部資料,還可以通路外部的資源,例如,如果學生的成績是存儲在dictionary中的,則可以使用此dictionary來對學生名字的list排序,如下:

>>> students = ['dave', 'john', 'jane']

>>> newgrades = {'john': 'F', 'jane':'A', 'dave': 'C'}

>>> sorted(students, key=newgrades.__getitem__)

['jane', 'dave', 'john']

*當你需要在處理資料的同時進行排序的話,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。