Python3 sorted函数中key参数的作用原理

Question

这是一个字符串排序，排序规则：小写<大写<奇数<偶数

s = 'asdf234GDSdsf23'  #排序:小写-大写-奇数-偶数
print("".join(sorted(s, key=lambda x: (x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))))

这里key接受的函数返回的是一个元组？是如何进行比较的？

Answer 1

先比较元组的第一个值，FALSE<TRUE，如果相等就比较元组的下一个值，以此类推。

Answer 2

讓我們從一個簡單的例子開始:

items = [(1, 2), (2, 1)]
print(sorted(items))

結果:

[(1, 2), (2, 1)]

items 是一個 list of tuple，如果針對 tuple 排序，Python 的 Builtin function sorted(或是sort) 會從 tuple 的最後一個元素開始進行排序，也就是說一組二元素的 tuple 進行排序可以想像成兩次基本的排序:

原本是:

[(2, 1), (1, 2)]

第一次排序以第2個元素為 key，所以排序的結果為:

[(2, 1), (1, 2)]

第二次排序以第1個元素為 key，所以排序的結果為:

[(1, 2), (2, 1)] # 最終結果

結論(1):

tuple 的排序由最後的元素往前依次進行排序
也就是說 tuple 的排序權重是由第一個元素開始依次向後遞減

---

接著我們來觀察一下 Boolean value 的排序:

print(sorted([True, False])

結果:

[False, True] # False在前，True在後

結論2：

Boolean 的排序會將 False 排在前，True排在後

---

那我們來看看你給出的例子，我們撰寫一個簡單的 function 來觀察結果:

def show(s):
    for x in s:
        print((x.isdigit(), x.isdigit() and int(x)%2==0, x.isupper(), x.islower(), x))

function show 會列印出當下的字串 s 用來排序時每個字元所產生的 tuple key．

接著我們套用剛剛的結論1，我們先不使用 tuple 來作為 key，反而利用等價的 由最後一個元素往前依次為 key 排序，並且逐步觀察 s 和 tuple key 的變化:

print('key=x')
s = sorted(s ,key=lambda x: x)
show(s)

print('key=islower()')
s = sorted(s ,key=lambda x: x.islower())
show(s)

print('key=isupper()')
s = sorted(s ,key=lambda x: x.isupper())
show(s)

print('key=isdigit() and int(x)%2==0')
s = sorted(s ,key=lambda x: x.isdigit() and int(x)%2==0)
show(s)

我們將會發現一如預期地，依照結論(1)，這樣的做法的確等價於一口氣以 tuple 為 key 來排序．
同時觀察，結論(2)，對於 isdigit(), isupper(), islower()等所產生的 Boolean key 來說，排序的結果也如預期．

print('key=isdigit()')
s = sorted(s ,key=lambda x: x.isdigit())
show(s)

---

不過我想這還不是我們最後的結論，因為這是一個碰巧的結果(說碰巧也許太超過了，應該說是不那麼直覺的結果)，讓我們根據 結論(1) 對最初的例子進行分析:

sorted(s, key=lambda x: (x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))

這個排序我們可以翻譯成:

先對字元x本身做排序，接著是對 字元是否為小寫，字元是否為大寫，字元是否為偶數，字元是否為數字分別作排序．

也可以翻譯成:

我們以 字元是否為數字為最高排序權重，接著以字元是否為偶數，字元是否為大寫，字元是否為小寫，字元x本身為權重來做排序．

這似乎與一開始的目標(#排序:小写-大写-奇数-偶数)不同，起碼跟目標沒有直覺上的對應．

建議可以改成:

print("".join(sorted(s1, key=lambda x: (not x.islower(), not x.isupper(), not(x.isdigit() and int(x)%2==1), x))))

這樣就可以解讀為:

我們以 字元是否為小寫為最高權重，接著以字元是否為大寫，字元是否為奇數，字元x本身為權重來做排序

有趣的是：我們想要讓判斷式為 True 的字元在排序完成後在比較前面的位置，所以根據結論(2)加了一個 not來讓符合的字元可以在前面．

Answer 3

关键之处如donghui所说，FALSE<TRUE。
key为元组的排序情况，是每个待排序元素生成一个元组(x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x)，排序时是根据这个元组排序，依据是FALSE<TRUE，false排前，true排后，相同则看下一个。sorted最终返回的是需要排序的元素。

测试代码如下：（来源自dokelung和donghui）

if __name__ == '__main__':
    s = 'asdf234GDSdsf23'

    print('key=x')
    s = sorted(s, key=lambda x: x)
    for x in s:
        print((x, x))

    print('key=islower()')
    s = sorted(s, key=lambda x: x.islower())
    for x in s:
        print((x.islower(), x))

    print('key=isupper()')
    s = sorted(s, key=lambda x: x.isupper())
    for x in s:
        print((x.isupper(), x))

    print('key=isdigit() and int(x)%2==0')
    s = sorted(s, key=lambda x: x.isdigit() and int(x) % 2 == 0)
    for x in s:
        print((x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x))

    print('key=(x.isupper(), x.islower())')
    s = sorted(s, key=lambda x: (x.isupper(), x.islower()))
    for x in s:
        print((x.isupper(), x.islower(), x))

    print('key=(x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))')
    s = sorted(s, key=lambda x: (x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))
    for x in s:
        print((x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))

运行查看输入可以发现规律。
输出：

key=x
('2', '2')
('2', '2')
('3', '3')
('3', '3')
('4', '4')
('D', 'D')
('G', 'G')
('S', 'S')
('a', 'a')
('d', 'd')
('d', 'd')
('f', 'f')
('f', 'f')
('s', 's')
('s', 's')
key=islower()
(False, '2')
(False, '2')
(False, '3')
(False, '3')
(False, '4')
(False, 'D')
(False, 'G')
(False, 'S')
(True, 'a')
(True, 'd')
(True, 'd')
(True, 'f')
(True, 'f')
(True, 's')
(True, 's')
key=isupper()
(False, '2')
(False, '2')
(False, '3')
(False, '3')
(False, '4')
(False, 'a')
(False, 'd')
(False, 'd')
(False, 'f')
(False, 'f')
(False, 's')
(False, 's')
(True, 'D')
(True, 'G')
(True, 'S')
key=isdigit() and int(x)%2==0
(False, '3')
(False, '3')
(False, 'a')
(False, 'd')
(False, 'd')
(False, 'f')
(False, 'f')
(False, 's')
(False, 's')
(False, 'D')
(False, 'G')
(False, 'S')
(True, '2')
(True, '2')
(True, '4')
key=(x.isupper(), x.islower())
(False, False, '3')
(False, False, '3')
(False, False, '2')
(False, False, '2')
(False, False, '4')
(False, True, 'a')
(False, True, 'd')
(False, True, 'd')
(False, True, 'f')
(False, True, 'f')
(False, True, 's')
(False, True, 's')
(True, False, 'D')
(True, False, 'G')
(True, False, 'S')
key=(x.isdigit(), x.isdigit() and int(x) % 2 == 0, x.isupper(), x.islower(), x))
(False, False, False, True, 'a')
(False, False, False, True, 'd')
(False, False, False, True, 'd')
(False, False, False, True, 'f')
(False, False, False, True, 'f')
(False, False, False, True, 's')
(False, False, False, True, 's')
(False, False, True, False, 'D')
(False, False, True, False, 'G')
(False, False, True, False, 'S')
(True, False, False, False, '3')
(True, False, False, False, '3')
(True, True, False, False, '2')
(True, True, False, False, '2')
(True, True, False, False, '4')