Python排序函数sort和sorted的区别详解

在Python编程中，排序是一个常见的操作。Python提供了两种主要的排序方式：sort()方法和sorted()函数。虽然它们都能实现排序功能，但在使用方法、适用范围、返回值以及对原始数据的影响等方面存在显著差异。本文ZHANID工具网将详细介绍sort()方法和sorted()函数的区别，并通过示例代码展示它们在实际编程中的应用。

一、基本概念

1. sort()方法

sort()方法是Python列表对象的一个内置方法，用于对列表进行原地排序。它直接修改原列表的元素顺序，而不返回任何值。sort()方法只能用于列表的排序，不能用于其他可迭代对象。

2. sorted()函数

sorted()是Python的一个内置函数，可以对任何可迭代对象进行排序，包括列表、元组、字符串、字典等。它返回一个新的已排序列表，而不会修改原始的可迭代对象。sorted()函数更加灵活，适用于各种需要排序的场景。

二、语法与参数

1. sort()方法的语法与参数

list.sort(key=None, reverse=False)

• key：可选参数，用于指定排序依据的函数。该函数接受一个参数，并返回一个用于排序的键值。默认情况下，不使用key函数，直接对元素本身进行排序。

• reverse：可选参数，用于指定排序顺序。如果设置为True，则按降序排序；如果设置为False（默认），则按升序排序。

2. sorted()函数的语法与参数

sorted(iterable, key=None, reverse=False)

• iterable：必需参数，表示要排序的可迭代对象，如列表、元组、字符串、字典等。

• key：可选参数，与sort()方法的key参数相同，用于指定排序依据的函数。

• reverse：可选参数，与sort()方法的reverse参数相同，用于指定排序顺序。

三、返回值与对原始数据的影响

1. sort()方法

• 返回值：sort()方法没有返回值，或者说返回值是None。它直接修改原列表的元素顺序。

• 对原始数据的影响：sort()方法会改变原列表的元素顺序，原列表在排序后将不再保持原来的顺序。

2. sorted()函数

• 返回值：sorted()函数返回一个新的已排序列表，原可迭代对象的元素顺序不会被改变。

• 对原始数据的影响：sorted()函数不会修改原始的可迭代对象，而是返回一个新的排序后的列表。原始的可迭代对象在排序后仍然保持原来的顺序。

四、示例代码与对比

示例1：对列表进行升序排序

# 使用sort()方法
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
numbers.sort()
print("使用sort()方法排序后的列表:", numbers)  # 输出: [1, 1, 2, 3, 4, 5, 9]

# 使用sorted()函数
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
sorted_numbers = sorted(numbers)
print("使用sorted()函数排序后的列表:", sorted_numbers)  # 输出: [1, 1, 2, 3, 4, 5, 9]
print("原始列表:", numbers)  # 输出: [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]

在这个示例中，我们可以看到sort()方法直接修改了原列表的顺序，而sorted()函数则返回了一个新的排序后的列表，原列表保持不变。

示例2：对列表进行降序排序

# 使用sort()方法
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
numbers.sort(reverse=True)
print("使用sort()方法降序排序后的列表:", numbers)  # 输出: [9, 5, 4, 3, 2, 1, 1]

# 使用sorted()函数
numbers = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]
sorted_numbers_desc = sorted(numbers, reverse=True)
print("使用sorted()函数降序排序后的列表:", sorted_numbers_desc)  # 输出: [9, 5, 4, 3, 2, 1, 1]
print("原始列表:", numbers)  # 输出: [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2]

在这个示例中，我们通过设置reverse=True参数实现了降序排序。同样地，sort()方法修改了原列表的顺序，而sorted()函数则返回了一个新的降序排序后的列表。

示例3：对字符串进行排序

# 使用sort()方法（注意：字符串是不可变对象，不能直接使用sort()方法）
# text = "python"
# text.sort()  # 这行代码会报错，因为字符串没有sort()方法

# 使用sorted()函数
text = "python"
sorted_text = sorted(text)
print("使用sorted()函数排序后的字符列表:", sorted_text)  # 输出: ['h', 'n', 'o', 'p', 't', 'y']
print("排序后的字符串:", ''.join(sorted_text))  # 输出: "hnopty"

在这个示例中，我们尝试对字符串进行排序。由于字符串是不可变对象，不能直接使用sort()方法。因此，我们使用了sorted()函数来对字符串进行排序，并返回了一个排序后的字符列表。然后，我们使用join()方法将字符列表转换回字符串。

示例4：对字典进行排序

# 使用sort()方法（注意：字典不能直接使用sort()方法）
# students = [{'name': 'Alice', 'age': 20}, {'name': 'Bob', 'age': 22}, {'name': 'Charlie', 'age': 19}]
# students.sort(key=lambda x: x['age'])  # 这行代码会报错，因为列表的sort()方法不能直接用于字典列表的排序（但这里实际是列表包含字典，语法上没问题，但逻辑上应强调字典本身不可排序）
# 正确的理解是：我们不能直接对字典使用sort()，但可以对包含字典的列表使用sort()

# 更准确的表述：对包含字典的列表进行排序
students = [{'name': 'Alice', 'age': 20}, {'name': 'Bob', 'age': 22}, {'name': 'Charlie', 'age': 19}]
students.sort(key=lambda x: x['age'])
print("使用sort()方法对包含字典的列表排序后的结果:")
for student in students:
    print(student)

# 使用sorted()函数对包含字典的列表进行排序
students = [{'name': 'Alice', 'age': 20}, {'name': 'Bob', 'age': 22}, {'name': 'Charlie', 'age': 19}]
sorted_students = sorted(students, key=lambda x: x['age'])
print("\n使用sorted()函数对包含字典的列表排序后的结果:")
for student in sorted_students:
    print(student)

# 对字典的键或值进行排序（返回键或值的列表）
word_counts = {'apple': 5, 'banana': 3, 'cherry': 7, 'date': 1}
sorted_keys = sorted(word_counts.keys())
print("\n字典的键排序后的列表:", sorted_keys)  # 输出: ['apple', 'banana', 'cherry', 'date']
sorted_values = sorted(word_counts.values())
print("字典的值排序后的列表:", sorted_values)  # 输出: [1, 3, 5, 7]
sorted_items = sorted(word_counts.items(), key=lambda item: item[1])
print("字典的项按值排序后的列表:", sorted_items)  # 输出: [('date', 1), ('banana', 3), ('apple', 5), ('cherry', 7)]

在这个示例中，我们首先展示了如何对包含字典的列表进行排序。虽然字典本身不能直接排序，但我们可以对包含字典的列表使用sort()方法或sorted()函数，并通过key参数指定排序依据。然后，我们展示了如何对字典的键、值或项进行排序，并返回排序后的列表。

五、高级用法与注意事项

1. 使用key参数进行自定义排序

key参数是sort()方法和sorted()函数中非常强大的一个功能，它允许我们指定排序依据的函数。这个函数可以是一个简单的函数，也可以是一个lambda表达式。通过key参数，我们可以实现各种复杂的排序逻辑。

2. 多级排序

对于复杂的数据结构，我们可以使用key函数返回一个元组来实现多级排序。例如，我们可以先按一个键排序，如果键相同，则按另一个键排序。

3. 性能考虑

sort()方法和sorted()函数都使用Timsort算法，这是一种稳定的、自适应的排序算法，时间复杂度为O(n log n)。然而，sort()方法直接修改原列表，不需要创建新的列表，因此在处理大型数据集时可能更节省内存。而sorted()函数需要创建一个新的列表，因此会消耗更多的内存。在实际编程中，我们需要根据具体需求选择合适的排序方式。

4. 稳定性

Python的排序算法是稳定的，即相等的元素会保持它们原有的相对顺序。这在某些需要保持元素原始顺序的场景中非常重要。

六、总结

sort()方法和sorted()函数都是Python中非常强大的排序工具，但它们在使用方法、适用范围、返回值以及对原始数据的影响等方面存在显著差异。sort()方法直接修改原列表的元素顺序，不返回任何值，且只能用于列表的排序。而sorted()函数返回一个新的已排序列表，不会修改原始的可迭代对象，且可以对任何可迭代对象进行排序。在实际编程中，我们需要根据具体需求选择合适的排序方式。如果需要修改原列表的顺序且不需要返回新的列表，可以使用sort()方法；如果需要保留原始数据并返回一个新的排序后的列表，或者需要对非列表的可迭代对象进行排序，则应使用sorted()函数。