Python字典按键排序的方法

技术背景

在Python中，字典（dict）在Python 3.6之前是无序的。即使你对字典的(key, value)对进行排序，也无法以能保留排序顺序的方式将它们存储在dict中。在Python 3.6的CPython实现中，字典开始保留插入顺序，而从Python 3.7起，这成为了语言特性。不过有时我们仍然需要对字典按键排序，下面将介绍多种实现方法。

实现步骤

Python 2.x 版本

在Python 2.x中，标准的字典是无序的，可使用collections模块中的OrderedDict来实现按键排序：

import collections

# 定义一个无序字典
d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}

# 对字典的items()方法返回的键值对列表进行排序，并使用OrderedDict来保留顺序
od = collections.OrderedDict(sorted(d.items()))

# 输出排序后的结果
print(od)

Python 3.x 版本

从Python 3.7起，字典保留插入顺序，可直接使用sorted()来对字典按键排序：

# 定义一个无序字典
d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}

# 对字典的items()方法返回的键值对列表进行排序，并将结果转换为字典
sorted_dict = dict(sorted(d.items()))

# 输出排序后的结果
print(sorted_dict)

核心代码

使用OrderedDict

import collections

d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}
od = collections.OrderedDict(sorted(d.items()))
print(od)

Python 3.7及以上使用sorted()

d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}
sorted_dict = dict(sorted(d.items()))
print(sorted_dict)

使用字典推导式

d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}
sorted_dict = {k: d[k] for k in sorted(d)}
print(sorted_dict)

最佳实践

排序嵌套字典

test_dict = {'a': 1, 'c': 3, 'b': {'b2': 2, 'b1': 1}}

def dict_reorder(item):
    return {k: dict_reorder(v) if isinstance(v, dict) else v for k, v in sorted(item.items())}

reordered_dict = dict_reorder(test_dict)
print(reordered_dict)

使用sortedcontainers模块

from sortedcontainers import SortedDict

d = {2: 3, 1: 89, 4: 5, 3: 0}
s = SortedDict(d)
print(s.items())

常见问题

性能问题

不同的排序方法在性能上有差异。例如，使用sortedcontainers模块中的SortedDict通常比其他方法更快，以下是一个性能测试示例：

import numpy as np
from collections import OrderedDict
from sortedcontainers import SortedDict
import json
from timeit import timeit

keys = np.random.rand(100000)
vals = np.random.rand(100000)

d = dict(zip(keys, vals))

print(timeit(lambda: SortedDict(d), number=10))
print(timeit(lambda: sorted(d.items()), number=10))
print(timeit(lambda: OrderedDict(sorted(d.items(), key=lambda x: x[0])), number=10))
print(timeit(lambda: dict(sorted(d.items())), number=10))
print(timeit(lambda: OrderedDict(sorted(d.items())), number=10))
print(timeit(lambda: json.dumps(d, sort_keys=True), number=1))

不同Python版本的兼容性问题

在Python 2.x中，需要使用collections.OrderedDict来保留排序顺序，而Python 3.7及以上版本可直接使用sorted()和dict()组合来排序。同时，Python 2.x使用.iteritems()方法迭代，Python 3.x使用.items()方法。