Python實現列表排序功能

一、排序算法

排序算法是排序操作的具體實現方式。Python中提供了多種排序算法，包括冒泡排序、選擇排序、插入排序、歸併排序、快速排序等等。

其中，冒泡排序、選擇排序和插入排序是比較簡單的排序算法，適合處理小規模的數據集合；而歸併排序和快速排序則適用於處理大規模的數據集合。

下面是一些常用的Python排序算法示例代碼：

# 冒泡排序
def bubble_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        for j in range(0, n-i-1):
            if arr[j] > arr[j+1]:
                arr[j], arr[j+1] = arr[j+1], arr[j]
    return arr

# 選擇排序
def selection_sort(arr):
    n = len(arr)
    for i in range(n):
        min_idx = i
        for j in range(i+1, n):
            if arr[j] =0 and key  1:
        mid = len(arr) // 2
        L = arr[:mid]
        R = arr[mid:]

        merge_sort(L)
        merge_sort(R)

        i = j = k = 0

        while i < len(L) and j < len(R):
            if L[i] < R[j]:
                arr[k] = L[i]
                i += 1
            else:
                arr[k] = R[j]
                j += 1
            k += 1

        while i < len(L):
            arr[k] = L[i]
            i += 1
            k += 1

        while j < len(R):
            arr[k] = R[j]
            j += 1
            k += 1
    return arr

# 快速排序
def quick_sort(arr):
    if len(arr) <= 1:
        return arr
    else:
        pivot = arr[0]
        left = []
        right = []
        for x in arr[1:]:
            if x < pivot:
                left.append(x)
            else:
                right.append(x)
        return quick_sort(left) + [pivot] + quick_sort(right)

二、Python內置的排序函數

除了自己實現排序算法，Python還提供了內置的函數來快速地對列表進行排序。

其中，最常用的函數是sorted()和list.sort()，它們都可以對列表進行升序排序、降序排序以及自定義排序。

使用sorted()函數時，它會返回一個新的排序後的列表，原列表不會被修改，例如：

arr = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
sorted_arr = sorted(arr)
print(sorted_arr) # 輸出 [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]
print(arr) # 輸出 [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]

使用list.sort()函數時，它會直接修改原列表，例如：

arr = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
arr.sort()
print(arr) # 輸出 [1, 1, 2, 3, 3, 4, 5, 5, 5, 6, 9]

除了默認的升序排序以外，這兩個函數還支持降序排序和自定義排序。例如，對於降序排序，可以傳入reverse=True參數：

arr = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
sorted_arr = sorted(arr, reverse=True)
print(sorted_arr) # 輸出 [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]

arr = [3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5]
arr.sort(reverse=True)
print(arr) # 輸出 [9, 6, 5, 5, 5, 4, 3, 3, 2, 1, 1]

對於自定義排序，可以傳入一個key參數，用於指定排序的關鍵字。例如，對於字符串列表，可以按照字符串長度進行排序：

str_arr = ['Python', 'is', 'an', 'interpreted', 'high-level', 'general-purpose', 'programming', 'language.']
sorted_arr = sorted(str_arr, key=len)
print(sorted_arr) # 輸出 ['is', 'an', 'Python', 'programming', 'language.', 'high-level', 'interpreted', 'general-purpose']

str_arr = ['Python', 'is', 'an', 'interpreted', 'high-level', 'general-purpose', 'programming', 'language.']
str_arr.sort(key=len)
print(str_arr) # 輸出 ['is', 'an', 'Python', 'programming', 'language.', 'high-level', 'interpreted', 'general-purpose']

三、總結

Python是一門功能強大的編程語言，提供了多種排序算法和內置的排序函數，使得對列表進行排序變得輕而易舉。

對於小規模的數據集合，可以使用冒泡排序、選擇排序、插入排序等簡單算法；對於大規模的數據集合，可以使用歸併排序、快速排序等高效算法。

另外，Python的內置排序函數sorted()和list.sort()可以快速地對列表進行升序排序、降序排序以及自定義排序，使用起來非常方便。

因此，在編寫Python程序時，根據實際需要選擇適合的排序算法和函數，能夠提高程序的效率和可讀性。