Python排序机制教程_sort与sorted原理解析

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python排序核心是sort()与sorted(),均基于Timsort算法:sort()是列表原地方法,返回None;sorted()是通用函数,返回新列表;Timsort为稳定混合算法,key参数用于预处理元素。

Python排序机制教程_sort与sorted原理解析

Python 的排序机制核心在于 sort()sorted() 两个接口,它们底层共享同一套稳定排序算法(Timsort),但作用对象、返回值和是否修改原数据有本质区别

sort() 是列表专属的原地排序方法

list.sort() 只能用于 list 对象,直接修改原列表,不创建新对象,返回值为 None。误写成 a = a.sort() 会导致变量变为 None,这是初学者常见错误。

  • 只能调用在 list 实例上,如 [3,1,4].sort() 合法,(3,1,4).sort() 报错
  • 支持 key 参数(函数)和 reverse 参数(布尔值),例如:names.sort(key=len, reverse=True)
  • 不可用于字符串、元组、字典等不可变或无该方法的对象

sorted() 是通用内置函数,返回新序列

sorted() 接收任意可迭代对象(list、tuple、str、dict、生成器等),总是返回一个新列表,原对象完全不变。它更灵活,也更安全。

  • 对字典排序时,默认迭代 key,sorted({'b':2, 'a':1}) 返回 ['a', 'b']
  • 想按 value 排序?写 sorted(d.items(), key=Lambda x: x[1])
  • 字符串排序会拆成字符列表:sorted("hello") → ['e','h','l','l','o']

Timsort:Python 实际使用的混合稳定排序算法

Python 不用快排或归并排序,而是采用 Timsort——由 Tim Peters 为 Python 设计的自适应、稳定、高效排序算法。它结合了归并排序与插入排序的优点,在部分有序数据上表现极佳(时间复杂度接近 O(n)),最坏情况仍为 O(n log n),且严格保持相等元素的相对位置。

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  • 自动检测升序/降序片段(“runs”),优先合并小段
  • 对小数组(≤64 元素)直接用插入排序,减少开销
  • 所有使用 sort()sorted() 的场景,背后都是 Timsort 在工作

key 参数的本质:转换 + 稳定排序

key 不是“比较规则”,而是预处理函数:排序前先对每个元素调用 key(x),再根据返回值排序;因 Timsort 稳定,原始顺序中 key 相同的元素不会乱序。

  • sorted(['a1','a10','a2'], key=lambda x: int(x[1:]))['a1','a2','a10']
  • sorted([(1,'c'),(2,'a'),(1,'b')], key=lambda x: x[0])[(1,'c'),(1,'b'),(2,'a')](相同 key=1 的两项保持输入顺序)
  • 避免在 key 中做耗时操作,否则显著拖慢排序速度
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