字典(dict)是Python中最常用的数据结构之一，但默认情况下字典是无序的（Python 3.7之前）。本文将全面介绍Python中各种字典排序的方法和技巧，帮助你高效地处理字典排序需求。

一、Python字典排序基础

1. Python 3.7+的字典有序性

从Python 3.7开始，字典保持插入顺序，这是语言规范的正式特性。但要注意，这不等同于”排序”，只是保留了元素插入的顺序。

# Python 3.7+
d = {'b': 2, 'a': 1, 'c': 3}
print(d)  # 保持插入顺序: {'b': 2, 'a': 1, 'c': 3}

2. 为什么需要排序字典

• 数据展示需要特定顺序
• 需要按照键或值进行数据处理
• 提高查找效率（排序后可以使用二分查找等算法）

二、按键排序字典

1. 使用sorted()函数排序键

my_dict = {'banana': 3, 'apple': 4, 'pear': 1, 'orange': 2}

# 按键排序（升序）
sorted_keys = sorted(my_dict.keys())
print(sorted_keys)  # ['apple', 'banana', 'orange', 'pear']

# 按键排序（降序）
sorted_keys_desc = sorted(my_dict.keys(), reverse=True)
print(sorted_keys_desc)  # ['pear', 'orange', 'banana', 'apple']

2. 获取排序后的键值对列表

# 按键排序并获取键值对
sorted_items = sorted(my_dict.items())
print(sorted_items)  
# [('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1)]

3. 创建有序字典（OrderedDict）

from collections import OrderedDict

sorted_dict = OrderedDict(sorted(my_dict.items()))
print(sorted_dict)
# OrderedDict([('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1)])

三、按值排序字典

1. 使用sorted()和lambda函数

# 按值排序（升序）
sorted_by_value = sorted(my_dict.items(), key=lambda item: item[1])
print(sorted_by_value)
# [('pear', 1), ('orange', 2), ('banana', 3), ('apple', 4)]

# 按值排序（降序）
sorted_by_value_desc = sorted(my_dict.items(), key=lambda item: item[1], reverse=True)
print(sorted_by_value_desc)
# [('apple', 4), ('banana', 3), ('orange', 2), ('pear', 1)]

2. 使用operator.itemgetter

from operator import itemgetter

sorted_by_value = sorted(my_dict.items(), key=itemgetter(1))
print(sorted_by_value)
# [('pear', 1), ('orange', 2), ('banana', 3), ('apple', 4)]

四、复杂排序场景

1. 多条件排序

people = [
    {'name': 'Alice', 'age': 25, 'score': 90},
    {'name': 'Bob', 'age': 30, 'score': 85},
    {'name': 'Charlie', 'age': 25, 'score': 95}
]

# 先按年龄升序，再按分数降序
sorted_people = sorted(people, key=lambda x: (x['age'], -x['score']))
print(sorted_people)

2. 自定义排序函数

def custom_sort(item):
    """自定义排序规则：先按值排序，值相同则按键排序"""
    return (item[1], item[0])

my_dict = {'a': 2, 'b': 1, 'c': 2, 'd': 3}
sorted_dict = sorted(my_dict.items(), key=custom_sort)
print(sorted_dict)
# [('b', 1), ('a', 2), ('c', 2), ('d', 3)]

五、保持排序后的字典

1. 使用collections.OrderedDict

from collections import OrderedDict

# 按键排序
ordered_dict = OrderedDict(sorted(my_dict.items()))
print(ordered_dict)

# 按值排序
ordered_by_value = OrderedDict(sorted(my_dict.items(), key=lambda x: x[1]))
print(ordered_by_value)

2. Python 3.7+的普通字典

# Python 3.7+可以直接使用普通字典保持顺序
sorted_dict = dict(sorted(my_dict.items()))
print(sorted_dict)

六、性能考虑

1. 各种排序方法性能比较

import timeit
from collections import OrderedDict

setup = """
from random import randint
my_dict = {str(randint(0, 10000)): randint(0, 10000) for _ in range(10000)}
"""

# 测试sorted()+dict()
time_dict = timeit.timeit('dict(sorted(my_dict.items()))', setup=setup, number=100)

# 测试OrderedDict
time_ordered = timeit.timeit('OrderedDict(sorted(my_dict.items()))', 
                            setup=setup + "from collections import OrderedDict", 
                            number=100)

print(f"dict(sorted()): {time_dict:.3f}秒")
print(f"OrderedDict: {time_ordered:.3f}秒")

2. 大型字典排序优化

对于非常大的字典，考虑：

• 使用生成器表达式而非创建完整列表
• 使用堆排序（heapq）获取前N个元素
• 考虑使用pandas等专业库处理大数据

import heapq

# 获取值最大的3个键值对
largest = heapq.nlargest(3, my_dict.items(), key=lambda x: x[1])
print(largest)

七、实际应用示例

1. 统计单词频率并排序

from collections import defaultdict

text = "this is a sample text with several words this is a sample"
words = text.split()

word_count = defaultdict(int)
for word in words:
    word_count[word] += 1

# 按频率降序排序
sorted_word_count = sorted(word_count.items(), key=lambda x: x[1], reverse=True)
print(sorted_word_count)

2. 学生成绩排序

students = {
    'Alice': {'math': 85, 'english': 90},
    'Bob': {'math': 78, 'english': 88},
    'Charlie': {'math': 92, 'english': 85}
}

# 按数学成绩降序排序
sorted_students = sorted(students.items(), 
                        key=lambda x: x[1]['math'], 
                        reverse=True)
print(sorted_students)

八、常见问题解答

Q: Python 3.6中的字典有序吗？
A: Python 3.6中字典保持插入顺序是CPython的实现细节，Python 3.7才成为语言规范

Q: 如何对字典的键进行不区分大小写的排序？
A: 使用key=str.lower参数：

sorted_keys = sorted(my_dict.keys(), key=str.lower)

Q: 排序后如何保持字典的更新顺序？
A: 每次修改后需要重新排序：

my_dict['new_key'] = 'value'
my_dict = dict(sorted(my_dict.items()))

Q: 有没有第三方库提供更好的排序字典实现？
A: 可以尝试sortedcontainers模块的SortedDict，它提供了高效的排序字典实现

通过本教程，你应该已经掌握了Python中字典排序的各种方法和技巧。根据你的具体需求选择合适的方法：简单排序使用sorted()函数，需要保持顺序使用OrderedDict或Python 3.7+的普通字典，大数据量考虑性能优化方案。