【Python】リストの要素をソートする（list.sort、sorted）

Pythonでリストの要素をソート（並べ替え）するには以下2つの関数があります。

listのメソッド：　list.sort()
標準組込み関数：　sorted(iterable)

今回は、これらの違いと使い方についてまとめます。

list.sort()、sorted()の違い
list.sort()
sorted()
Key function
1. 例その1：単語の大文字・小文字を区別なく並べ替える
2. 例その2：タプルの二番目の値でソートしたい場合
reverseパラメータ
確認した環境
まとめ

list.sort()、sorted()の違い

それぞれの違いは下記の通りです。

関数名	内容
list.sort()	リストが提供するメソッドの一つデータをインプレースで変更（＝元のデータが変更される）リスト以外の並べ替え出来ない
sorted()	任意のイテラブルを引数にとる組み込み関数ソートされた新たなリストを返す（＝元のデータは変更されない）リストの他にも辞書やタプルなどのデータもソート可能

＜参考＞イテラブルについてはこちらの記事でも解説しています。ご参照ください。
[Python] イテレータとイテラブルについて

以下、それぞれの関数の詳細について記載します。

list.sort()

リストをインプレースで（デフォルトで）昇順に並び替えます。返却値はNoneです。
リストのメソッドなので、リスト以外は使えません。
※第二引数以降のkey, reverseについては後述。

list.sort(*, key=None, reverse=False)

例を以下に示します。

>>> a = [2, 0, 5, 1, 9]
>>> a.sort()   　#返却値はNoneなので何も表示されません
>>> a
[0, 1, 2, 5, 9]　#元のデータは変わっています

sorted()

任意のイテラブルを引数に設定することが出来ます。返却値はソートされたリストです（デフォルトは昇順）。
尚、元のデータは変わりません。
※第二引数以降のkey, reverseはsort()と同様で後述します。

sorted(iterable, *, key=None, reverse=False)

例を以下に示します。

>>> a= [2, 0, 5, 1, 9]
>>> sorted(a)　　#ソートされた新たなリストが返却
[0, 1, 2, 5, 9]
>>> a　　　　　
[2, 0, 5, 1, 9]　#元のデータは変わっていません

sorted()はlist以外のイテラブル（例えば辞書）でも使えます。
尚、タプルや辞書の様に要素の中身が2つ以上ある場合は、一番左の要素でソートされます。

以下は辞書の例です。

#辞書を設定するとkeyでソートされます
>>> dic = {'e': 1, 'b': 4, 'd': 2, 'a': 5, 'c': 3}
>>> sorted(dic)
['a', 'b', 'c', 'd', 'e']  

#dic.keys()を使っても同様の結果
>>> sorted(dic.keys())
['a', 'b', 'c', 'd', 'e']

#dic.values()を使うと、辞書のvalueでソートされます
>>> sorted(dic.values())
[1, 2, 3, 4, 5]

#dic.items()を使うと、辞書データをタプルを要素としたリストを返却
#後述するkeyパラメータに何も設定をしないと、タプルの一番左の要素でソートされます
>>> sorted(dic.items())
[('a', 5), ('b', 4), ('c', 3), ('d', 2), ('e', 1)]

Key function

keyパラメータは、要素をソートする際にデータを加工したり、ソートする要素を指定する為の関数を設定します。

例その1：単語の大文字・小文字を区別なく並べ替える

keyパラメータにkey=str.lowerを設定すると、文字列が全て小文字に変換されてからソートされます。

>>> sorted('How do you get to the Train Station?'.split(" "), key = str.lower)
['do', 'get', 'How', 'Station?', 'the', 'to', 'Train', 'you']

例その2：タプルの二番目の値でソートしたい場合

ambda関数を使うことも可能です。
以下は、辞書のitems()メソッドで得られるタプルのうち、二番目の要素であるvalueでソートした場合の例です。

>>> dic = {'e': 1, 'b': 4, 'd': 2, 'a': 5, 'c': 3}
>>> sorted(dic.items(), key = lambda x:x[1])
[('e', 1), ('d', 2), ('c', 3), ('b', 4), ('a', 5)]

尚、この処理はOperatorモジュール(この場合はitemgetter()メソッド）を使うと、もう少し簡単に書けます。

>>> from operator import itemgetter
>>> sorted(dic.items(), key = itemgetter(1))
[('e', 1), ('d', 2), ('c', 3), ('b', 4), ('a', 5)]

ちなみに公式によると、itemgetter()を使った場合の方が高速であると記載がありますが、どのくらい違うのか試してみました。

＜実験条件＞

ソート対象データ	3つの要素（’ランダムな5文字’,’ランダムな5文字’, 1〜10000のランダムな数値）を含んだタプルを10^n個生成しリスト化
データ数	10^1個〜10^6個

結果を下図に示します。横軸にデータ数、縦軸にソート時間を示しており、両軸とも基底10の対数値をとっています。公式に記載の通りitemgetter()を使うほうが高速のように見えますが、、微妙な感じです。（コードはこちらにアップロードしています）

reverseパラメータ

reverseパラメータは昇順でソートするか、降順でソートするかを設定します。

reverse = False : 昇順（デフォルト）
reverse = True：降順

例を以下に示します。

#list.sort()メソッドの場合
>>> a = [2, 0, 5, 1, 9]
>>> a.sort(reverse = True)
>>> a
[9, 5, 2, 1, 0]

#sorted()関数の場合
>>> a = [2, 0, 5, 1, 9]
>>> sorted(a, reverse = True)
[9, 5, 2, 1, 0]