如何以快速的方式使用Python將變數插入有序數組？

利用sort與sorted排序

原地修改與產生新變數

在我們學習python的過程中，列表的快速排序函數是我們的必修課。想要介紹快速插入有序數列的方法，我們先來看兩個排序函數的差異與聯繫。首先我們來看sort(),請看下面的程式碼：

import random
# 随机生成10个100以内的整数
example_list = [random.randint(1,100) for i in range(10)]
# 对他们进行排序
example_list.sort()
print(example_list)

>>> [22, 28, 35, 47, 49, 55, 68, 79, 87, 98]

要注意的是，這裡的**sort()**函數不會有任何的回傳值，而是進行原地的排序，請看下面的程式碼：

import random
example_list = [random.randint(1,100) for i in range(10)]
example_list_sort_test = example_list.sort()
print(example_list_sort_test)

>>> None

當我們利用一個新的變數接收排序後的內容時，我們發現我們得到了None。但**sorted()**與其恰恰相反，其會新產生一個變數用來儲存排序後的列表，請看下面的程式碼：

import random
example_list = [random.randint(1,100) for i in range(10)]
example_list_sorted_test = sorted(example_list)
print(example_list_sorted_test)

>>> [6, 14, 14, 20, 28, 50, 58, 58, 71, 83]

可以看到，我們使用**sorted() **進行排序時，產生了新的變數儲存並被我們獲取到了。

常用參數

當然，兩個排序函數使用的參數有很多的相同的內容，我們看下面這個例子：

import random # 导入 random 模块，用于生成随机数

# 创建一个包含 10 个随机整数的列表，每个数的范围在 1 到 100 之间
example_list_argTest = [random.randint(1, 100) for i in range(10)]

# 将列表按升序排序并打印输出
example_list_argTest.sort()
print(example_list_argTest)

# 将列表按降序排序并打印输出
example_list_argTest.sort(reverse=True)
print(example_list_argTest)

# 创建一个包含三个子列表的列表
example_list_argTest_02 = [[5, 7], [1, 8], [9, 6]]
print(example_list_argTest_02)

# 对子列表按第一个元素排序并打印输出
example_list_argTest_02.sort()
print(example_list_argTest_02)

# 对子列表按第二个元素排序并打印输出
def takeSecond(test_list):
    return test_list[1]

example_list_argTest_02.sort(key=takeSecond)
print(example_list_argTest_02)

# 创建一个包含四个字符串的列表
example_list_argTest_03 = ['apple', 'big apple', 'pear', 'hen']
print(example_list_argTest_03)

# 对字符串按长度排序并打印输出
example_list_argTest_03.sort(key=len)
print(example_list_argTest_03)

>>>[4, 18, 26, 41, 43, 52, 77, 77, 97, 98]
>>>[98, 97, 77, 77, 52, 43, 41, 26, 18, 4]
>>>[[5, 7], [1, 8], [9, 6]]
>>>[[1, 8], [5, 7], [9, 6]]
>>>[[9, 6], [5, 7], [1, 8]]
>>>['apple', 'big apple', 'pear', 'hen']
>>>['hen', 'pear', 'apple', 'big apple']

其中，**sorted() **函數參數與其是相同的，下面是常用的參數值以及參數的意義：

• key: 參數可以接受一個函數作為參數，該函數將應用於列表中的每個元素以進行排序。該函數應該接受一個參數並傳回要用於排序的值。

• reverse ：一個可選參數，用來控制清單排序的順序。當 reverse 為 True 時，清單將按降序排列；當 reverse 為 False 或未指定時（預設為 False），清單將按升序排列。

利用bisect將變數插入有序序列

取得插入元素的位置

bisect 用於在已排序的清單中插入元素，並傳回插入元素後列表的索引。在其中有兩個可用的函數，分別是bisect_left() 和bisect_right(),顯然其主要區別為一個會返回插入左邊的索引，一個會返回插入右邊的索引。請看下面這個例子：

import bisect

example_list = [random.randint(1,100) for i in range(10)]
example_list.sort()
print(example_list)

left_index = bisect.bisect_left(example_list_sorted_test,58)
print(left_index)

right_index = bisect.bisect_right(example_list_sorted_test,58)
print(right_index)

>>>[9, 11, 16, 22, 40, 59, 60, 68, 83, 99]
>>>6
>>>8

除此之外，上述兩個函數還有兩個可選參數，分別如下：

• ##lo 參數表示搜尋範圍的起始位置，可以用來指定在清單的子區間中進行搜尋。

• hi 參數表示搜尋範圍的結束位置，可以用來指定在清單的子區間中進行搜尋。

我們可以利用上述參數來選擇部分區間進行插入，請看下面這個例子：

test_list = list(range(10))
print(test_list)
# 指定区间搜索插入
bisect.bisect_left(test_list, 2, 3, 5)

>>>[0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
>>>3

在這個例子中，我們指定了搜尋的區間插入，並返回了插入的索引位置。

利用insort將元素插入有序序列

如果要將元素插入到列表中而不破壞其排序順序，則可以使用 **insort()**函數。請看下面這個簡單的例子：

import bisect

sorted_list_example = [1, 3, 4, 6, 8, 9, 11]
bisect.insort(sorted_list_example, 7)
print(sorted_list_example )

>>> [1, 3, 4, 6, 7, 8, 9, 11]

在上述例子中，我們將自訂的變數插入了有序數組中。

一個應用的例子

假設我們要對輸入的成績進行評級，其實可以用上述介紹的方法進行編寫，請看下面這個例子：

def grade(score, breakpoints = [60,70,80,90], grades='FDCBA'):
    index = bisect.bisect(breakpoints, score)
    return grades[index]

random_grades = [random.randint(1,100) for i in range(10)]
print(random_grades)

print([grade(s) for s in random_grades])

>>>[27, 28, 35, 89, 20, 61, 20, 89, 53, 92]
>>>['F', 'F', 'F', 'B', 'F', 'D', 'F', 'B', 'F', 'A']

通過合理的使用上述插入序列的函數，我們完成了一個成績評級的函數，並返回了不同成績對應的評級。

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