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Python bisect 库详细介绍

bisect 是 Python 标准库中的一个模块，提供了基于二分查找算法的工具，用于维护有序列表而不必每次插入后都重新排序。

核心功能

bisect 模块主要用于以下场景：

• 在有序列表中快速查找元素位置
• 将元素插入到有序列表的正确位置，保持列表有序

主要函数

查找函数

1. bisect_left(a, x, lo=0, hi=len(a))
   • 在有序列表 a 中查找 x 的插入位置
   • 返回的位置使得 x 插入后，所有位于该位置左边的元素都 小于 x
   • 如果 x 已存在，则返回最左边的位置
2. bisect_right(a, x, lo=0, hi=len(a)) (或简写为 bisect)
   • 类似 bisect_left，但当 x 存在时返回最右边的位置+1

插入函数

1. insort_left(a, x, lo=0, hi=len(a))
   • 将 x 插入到有序列表 a 中，保持顺序
   • 当 x 存在时，插入到最左边
2. insort_right(a, x, lo=0, hi=len(a)) (或简写为 insort)
   • 类似 insort_left，但当 x 存在时插入到最右边

使用示例

基本查找

import bisectdata = [1, 3, 5, 7, 9]# 查找不存在的元素
print(bisect.bisect_left(data, 4))  # 输出: 2
print(bisect.bisect_right(data, 4)) # 输出: 2# 查找存在的元素
print(bisect.bisect_left(data, 5))  # 输出: 2
print(bisect.bisect_right(data, 5)) # 输出: 3

元素插入

import bisectdata = [1, 3, 5, 7, 9]bisect.insort_left(data, 4)
print(data)  # 输出: [1, 3, 4, 5, 7, 9]bisect.insort_right(data, 5)
print(data)  # 输出: [1, 3, 4, 5, 5, 7, 9]

实际应用案例

案例1：成绩转换

import bisectdef grade(score, breakpoints=[60, 70, 80, 90], grades='FDCBA'):i = bisect.bisect(breakpoints, score)return grades[i]print(grade(65))  # D
print(grade(85))  # B
print(grade(95))  # A

案例2：区间查找

import bisectdef find_range(value, ranges):# ranges 应该是一个已排序的区间起点列表pos = bisect.bisect_right(ranges, value) - 1return pos if pos >= 0 else Noneranges = [0, 10, 20, 30, 40]
print(find_range(15, ranges))  # 输出: 1 (在10-20区间)

高级用法

处理自定义对象

import bisectclass Student:def __init__(self, name, score):self.name = nameself.score = scoredef __lt__(self, other):return self.score < other.scorestudents = [Student('Alice', 85),Student('Bob', 75),Student('Charlie', 90)
]
students.sort()  # 按分数排序# 查找插入位置
new_student = Student('David', 80)
pos = bisect.bisect_left(students, new_student)
students.insert(pos, new_student)for s in students:print(f"{s.name}: {s.score}")

使用 key 函数（Python 3.10+）

import bisectdata = [{'score': 65}, {'score': 75}, {'score': 85}]# 查找 score=80 应该插入的位置
pos = bisect.bisect_left(data, 80, key=lambda x: x['score'])
print(pos)  # 输出: 2

性能特点

1. 查找效率：O(log n) 时间复杂度，比线性查找 O(n) 高效
2. 插入效率：O(n) 时间复杂度，因为需要移动元素
3. 适用场景：
   • 列表基本有序，偶尔需要插入新元素
   • 需要频繁查找但相对较少插入的情况

注意事项

1. 输入列表 必须是有序的，否则结果不可靠
2. 对于自定义对象，需要确保实现了 __lt__() 方法
3. Python 3.10+ 支持 key 参数，类似 list.sort() 的 key 参数

bisect 模块是处理有序数据的利器，特别适合那些需要保持数据有序同时又需要高效查找的场景。