정렬 HOW TO
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저자:
   Andrew Dalke와 Raymond Hettinger

배포:
   0.1

파이썬 리스트에는 리스트를 제자리에서(in-place) 수정하는 내장
"list.sort()" 메서드가 있습니다. 또한, 이터러블로부터 새로운 정렬된 리
스트를 만드는 "sorted()" 내장 함수가 있습니다.

이 문서에서는, 파이썬을 사용하여 데이터를 정렬하는 다양한 기술을 살펴
봅니다.


정렬 기초
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간단한 오름차순 정렬은 매우 쉽습니다; 그저 "sorted()" 함수를 호출하면
됩니다. 새로운 정렬된 리스트를 반환합니다:

   >>> sorted([5, 2, 3, 1, 4])
   [1, 2, 3, 4, 5]

"list.sort()" 메서드를 사용할 수도 있습니다. 리스트를 제자리에서 수정
합니다 (그리고 혼동을 피하고자 "None"을 반환합니다). 일반적으로
"sorted()"보다 덜 편리합니다 - 하지만 원래 목록이 필요하지 않다면, 이
것이 약간 더 효율적입니다.

>>> a = [5, 2, 3, 1, 4]
>>> a.sort()
>>> a
[1, 2, 3, 4, 5]

또 다른 점은 "list.sort()" 메서드가 리스트에게만 정의된다는 것입니다.
이와 달리, "sorted()" 함수는 모든 이터러블을 받아들입니다.

>>> sorted({1: 'D', 2: 'B', 3: 'B', 4: 'E', 5: 'A'})
[1, 2, 3, 4, 5]


키 함수
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"list.sort()"와 "sorted()"는 모두 비교하기 전에 각 리스트 요소에 대해
호출할 함수(또는 다른 콜러블)를 지정하는 *key* 매개 변수를 가지고 있습
니다.

예를 들어, 다음은 대소 문자를 구분하지 않는 문자열 비교입니다:

>>> sorted("This is a test string from Andrew".split(), key=str.lower)
['a', 'Andrew', 'from', 'is', 'string', 'test', 'This']

*key* 매개 변수의 값은 단일 인자를 취하고 정렬 목적으로 사용할 키를 반
환하는 함수(또는 다른 콜러블)여야 합니다. 키 함수가 각 입력 레코드에
대해 정확히 한 번 호출되기 때문에 이 기법은 빠릅니다.

일반적인 패턴은 객체의 인덱스 중 일부를 키로 사용하여 복잡한 객체를 정
렬하는 것입니다. 예를 들어:

>>> student_tuples = [
...     ('john', 'A', 15),
...     ('jane', 'B', 12),
...     ('dave', 'B', 10),
... ]
>>> sorted(student_tuples, key=lambda student: student[2])   # sort by age
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

같은 기법이 이름있는 어트리뷰트를 갖는 객체에서도 작동합니다. 예를 들
어:

>>> class Student:
...     def __init__(self, name, grade, age):
...         self.name = name
...         self.grade = grade
...         self.age = age
...     def __repr__(self):
...         return repr((self.name, self.grade, self.age))

>>> student_objects = [
...     Student('john', 'A', 15),
...     Student('jane', 'B', 12),
...     Student('dave', 'B', 10),
... ]
>>> sorted(student_objects, key=lambda student: student.age)   # sort by age
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]


operator 모듈 함수
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위에서 보여준 키 함수 패턴은 매우 일반적이므로, 파이썬은 액세스 함수를
더 쉽고 빠르게 만드는 편리 함수를 제공합니다. "operator" 모듈에는
"itemgetter()", "attrgetter()" 및 "methodcaller()" 함수가 있습니다.

이러한 함수를 사용하면, 위의 예제가 더 간단 해지고 빨라집니다:

>>> from operator import itemgetter, attrgetter

>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(2))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

operator 모듈 함수는 다중 수준의 정렬을 허용합니다. 예를 들어, 먼저
*grade*로 정렬한 다음 *age*로 정렬하려면, 이렇게 합니다:

>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(1,2))
[('john', 'A', 15), ('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12)]

>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('grade', 'age'))
[('john', 'A', 15), ('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12)]


오름차순과 내림차순
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"list.sort()"와 "sorted()"는 모두 불리언 값을 갖는 *reverse* 매개 변수
를 받아들입니다. 내림차순 정렬을 지정하는 데 사용됩니다. 예를 들어, 학
생 데이터를 역 *age* 순서로 얻으려면, 이렇게 합니다:

>>> sorted(student_tuples, key=itemgetter(2), reverse=True)
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]

>>> sorted(student_objects, key=attrgetter('age'), reverse=True)
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]


정렬 안정성과 복잡한 정렬
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정렬은 안정적임이 보장됩니다. 즉, 여러 레코드가 같은 키를 가질 때, 원
래의 순서가 유지됩니다.

>>> data = [('red', 1), ('blue', 1), ('red', 2), ('blue', 2)]
>>> sorted(data, key=itemgetter(0))
[('blue', 1), ('blue', 2), ('red', 1), ('red', 2)]

*blue*에 대한 두 레코드가 원래 순서를 유지해서 "('blue', 1)"이
"('blue', 2)"보다 앞에 나옴이 보장됨에 유의하십시오.

이 멋진 속성은 일련의 정렬 단계로 복잡한 정렬을 만들 수 있도록 합니다.
예를 들어, 학생 데이터를 *grade*의 내림차순으로 정렬한 다음, *age*의
오름차순으로 정렬하려면, 먼저 *age* 정렬을 수행한 다음 *grade*를 사용
하여 다시 정렬합니다:

>>> s = sorted(student_objects, key=attrgetter('age'))     # sort on secondary key
>>> sorted(s, key=attrgetter('grade'), reverse=True)       # now sort on primary key, descending
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

이것은 다중 패스로 정렬하기 위해 필드와 순서의 튜플 리스트를 받을 수
있는 래퍼 함수로 추상화할 수 있습니다.

>>> def multisort(xs, specs):
...     for key, reverse in reversed(specs):
...         xs.sort(key=attrgetter(key), reverse=reverse)
...     return xs

>>> multisort(list(student_objects), (('grade', True), ('age', False)))
[('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

파이썬에서 사용된 Timsort 알고리즘은 데이터 집합에 이미 존재하는 순서
를 활용할 수 있으므로 효율적으로 여러 번의 정렬을 수행합니다.


장식-정렬-복원을 사용하는 낡은 방법
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이 관용구는 그것의 세 단계를 따라 장식-정렬-복원(Decorate-Sort-
Undecorate)이라고 합니다:

* 첫째, 초기 리스트가 정렬 순서를 제어하는 새로운 값으로 장식됩니다.

* 둘째, 장식된 리스트를 정렬합니다.

* 마지막으로, 장식을 제거하여, 새 순서로 초깃값만 포함하는 리스트를 만
  듭니다.

예를 들어, DSU 방식을 사용하여 *grade*로 학생 데이터를 정렬하려면 다음
과 같이 합니다:

>>> decorated = [(student.grade, i, student) for i, student in enumerate(student_objects)]
>>> decorated.sort()
>>> [student for grade, i, student in decorated]               # undecorate
[('john', 'A', 15), ('jane', 'B', 12), ('dave', 'B', 10)]

이 관용구는 튜플이 사전식으로 비교되기 때문에 작동합니다; 첫 번째 항목
이 비교됩니다; 그들이 같으면 두 번째 항목이 비교되고, 이런 식으로 계속
됩니다.

모든 경우에 장식된 리스트에 인덱스 *i*를 포함할 필요는 없지만, 두 가지
이점이 있습니다:

* 정렬이 안정적입니다 -- 두 항목이 같은 키를 가지면, 그 들의 순서가 정
  렬된 리스트에 유지됩니다.

* 장식된 튜플의 순서는 최대 처음 두 항목에 의해 결정되므로 원래 항목은
  비교 가능할 필요가 없습니다. 그래서 예를 들어, 원래 리스트에는 직접
  정렬될 수 없는 복소수가 포함될 수 있습니다.

이 관용구의 또 다른 이름은 펄 프로그래머들 사이에서 이것을 대중화한
Randal L. Schwartz의 이름을 딴 Schwartzian 변환입니다.

이제 파이썬 정렬이 키 함수를 제공하기 때문에, 이 기법은 자주 필요하지
않습니다.


*cmp* 매개 변수를 사용하는 낡은 방법
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이 HOWTO에서 제공하는 많은 구문은 파이썬 2.4 이상을 가정합니다. 그전에
는, "sorted()" 내장 함수가 없었으며 "list.sort()"는 키워드 인자를 취하
지 않았습니다. 대신, 모든 Py2.x 버전은 사용자 지정 비교 함수를 처리하
기 위해 *cmp* 매개 변수를 지원했습니다.

Py3.0에서는, *cmp* 매개 변수가 완전히 제거되었습니다 (언어를 단순화하
고 통합하기 위한 노력의 일환으로, 풍부한 비교(rich comparisons)와
"__cmp__()" 매직 메서드 간의 충돌을 제거했습니다).

Py2.x에서, sort는 비교 작업을 위해 호출할 수 있는 선택적 함수를 허용했
습니다. 이 함수는 비교할 두 개의 인자를 취한 다음, 첫 번째가 두 번째보
다 작으면(less-than) 음수 값을 반환하고, 같으면 0을 반환하고, 크면
(greater-than) 양수 값을 반환해야 합니다. 예를 들어, 다음과 같이 할 수
있습니다:

>>> def numeric_compare(x, y):
...     return x - y
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=numeric_compare) 
[1, 2, 3, 4, 5]

또는 비교 순서를 다음과 같이 뒤집을 수 있습니다:

>>> def reverse_numeric(x, y):
...     return y - x
>>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], cmp=reverse_numeric) 
[5, 4, 3, 2, 1]

파이썬 2.x에서 3.x로 코드를 이식할 때, 사용자가 비교 함수를 제공하고
이를 키 함수로 변환해야 하는 상황이 발생할 수 있습니다. 다음 래퍼를 사
용하면 쉽게 할 수 있습니다:

   def cmp_to_key(mycmp):
       'Convert a cmp= function into a key= function'
       class K:
           def __init__(self, obj, *args):
               self.obj = obj
           def __lt__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) < 0
           def __gt__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) > 0
           def __eq__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) == 0
           def __le__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) <= 0
           def __ge__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) >= 0
           def __ne__(self, other):
               return mycmp(self.obj, other.obj) != 0
       return K

키 함수로 변환하려면, 단지 이전 비교 함수를 감싸면 됩니다:

   >>> sorted([5, 2, 4, 1, 3], key=cmp_to_key(reverse_numeric))
   [5, 4, 3, 2, 1]

파이썬 3.2에서, "functools.cmp_to_key()" 함수가 표준 라이브러리의
"functools" 모듈에 추가되었습니다.


잡동사니
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* 로케일 인식 정렬의 경우, 키 함수로는 "locale.strxfrm()"를, 비교 함수
  로는 "locale.strcoll()"을 사용하십시오.

* *reverse* 매개 변수는 여전히 정렬 안정성을 유지합니다 (그래서 같은
  키를 갖는 레코드는 원래 순서를 유지합니다). 흥미롭게도, 그 효과는 내
  장 "reversed()" 함수를 두 번 사용하여 매개 변수 없이 흉내 낼 수 있습
  니다:

  >>> data = [('red', 1), ('blue', 1), ('red', 2), ('blue', 2)]
  >>> standard_way = sorted(data, key=itemgetter(0), reverse=True)
  >>> double_reversed = list(reversed(sorted(reversed(data), key=itemgetter(0))))
  >>> assert standard_way == double_reversed
  >>> standard_way
  [('red', 1), ('red', 2), ('blue', 1), ('blue', 2)]

* The sort routines use "<" when making comparisons between two
  objects. So, it is easy to add a standard sort order to a class by
  defining an "__lt__()" method:

     >>> Student.__lt__ = lambda self, other: self.age < other.age
     >>> sorted(student_objects)
     [('dave', 'B', 10), ('jane', 'B', 12), ('john', 'A', 15)]

  However, note that "<" can fall back to using "__gt__()" if
  "__lt__()" is not implemented (see "object.__lt__()").

* 키 함수는 정렬되는 객체에 직접 의존할 필요가 없습니다. 키 함수는 외
  부 자원에 액세스할 수도 있습니다. 예를 들어, 학생 성적이 딕셔너리에
  저장되어 있다면, 학생 이름의 별도 리스트를 정렬하는 데 사용할 수 있
  습니다:

  >>> students = ['dave', 'john', 'jane']
  >>> newgrades = {'john': 'F', 'jane':'A', 'dave': 'C'}
  >>> sorted(students, key=newgrades.__getitem__)
  ['jane', 'dave', 'john']
