引言

‍♂️作者简介：生鱼同学，大数据科学与技术专业硕士在读‍，曾获得华为杯数学建模国家二等奖，MathorCup 数学建模竞赛国家二等奖，亚太数学建模国家二等奖。

✍️研究方向：复杂网络科学

兴趣方向：利用python进行数据分析与机器学习，数学建模竞赛经验交流，网络爬虫等。

在我们学习python的过程中，学习序列是一门必修课。当我们掌握了序列过后，便会学习常用的两个排序函数sort()与sorted()。但很少有入门的课程介绍两个插入数列的常见函数，今天我们就来一起看一看如何快速将变量插入有序数组。

利用sort与sorted排序

原地修改与生成新变量

在我们学习python的过程中，列表的快速排序函数是我们的必修课。想要介绍快速插入有序数列的方法，我们首先来看两个排序函数的区别与联系。首先我们来看sort(),请看下面的代码：

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，这里的**sort()**函数并不会有任何的返回值，而是进行原地的排序，请看下面的代码：

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

当我们利用一个新的变量接收排序后的内容时，我们发现我们得到了None。但**sorted()**与其恰恰相反，其会新生成一个变量用来储存排序后的列表，请看下面的代码：

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，我们使用**sorted()**进行排序时，生成了新的变量储存并被我们获取到了。

常用参数

当然，两个排序函数使用的参数有很多的相同的内容，我们看下面这个例子：

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()**函数参数与其是相同的，下面是常用的参数值以及参数的意义：

• key： 参数可以接受一个函数作为参数，该函数将应用于列表中的每个元素以进行排序。该函数应该接受一个参数并返回要用于排序的值。
• reverse ：一个可选参数，用于控制列表排序的顺序。当 reverse 为 True 时，列表将按降序排列；当 reverse 为 False 或未指定时（默认为 False），列表将按升序排列。

利用bisect将变量插入有序序列

获取插入元素的位置

bisect 用于在已排序的列表中插入元素，并返回插入元素后列表的索引。在其中有两个可用的函数，分别是bisect_left() 和 bisect_right(),显然其主要区别为一个会返回插入左边的索引，一个会返回插入右边的索引。请看下面这个例子：

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，上述两个函数还有两个可选参数，分别如下：

• lo 参数表示搜索范围的起始位置，可以用于指定在列表的子区间中进行搜索。
• hi 参数表示搜索范围的结束位置，可以用于指定在列表的子区间中进行搜索。

我们可以利用上述参数来选择部分区间进行插入，请看下面这个例子：

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

在这个例子中，我们指定了搜索的区间插入，并返回了插入的索引位置。

利用insort将元素插入有序序列

如果要将元素插入到列表中而不破坏其排序顺序，则可以使用 **insort()**函数。请看下面这个简单的例子：

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，我们将自定义的变量插入了有序数组中。

一个应用的例子

假设我们要对输入的成绩进行评级，其实可以用上述介绍的方法进行编写，请看下面这个例子：

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']

通过合理的使用上述插入序列的函数，我们完成了一个成绩评级的函数，并返回了不同成绩对应的评级。

总结

在本文中，我们介绍了列表排序以及如何利用python内置函数快速插入列表序列的方法。

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