小S的倒排索引题中的Python知识点总结

0.背景引入

最近笔者在豆包 MarsCode AI 题库刷题的时候，碰到一个算法题目，其实这个题本身不难，但是我发现其中有一些知识点，让我觉得值得和新手朋友们分享一下。

就是：Python里，如何实现列表的交集？以及如何实现列表的排序？

（其实笔者在刚学习Python的时候，也在书本上看过这些语法例子，但是因为刷题，我又加强了一下记忆。）

1.题目复现

先来看一下这道算法题的原题：

问题描述
小S正在帮助她的朋友们建立一个搜索引擎。为了让用户能够更快地找到他们感兴趣的帖子，小S决定使用倒排索引。
倒排索引的工作原理是：每个单词都会关联一个帖子ID的列表，这些帖子包含该单词，且ID按从小到大的顺序排列。
例如，单词“夏天”可能出现在帖子1、帖子3和帖子7中，那么这个单词的倒排链就是 [1, 3, 7]。
如果用户想同时找到包含“夏天”和“海滩”的帖子，小S需要找出两个倒排链的交集，且将结果按照从大到小的顺序输出。

现在，给定两个单词的倒排链数组 a 和 b，请你帮助小S找出同时包含这两个单词的帖子ID，并按从大到小的顺序返回结果。

测试样例
输入：a = [1, 2, 3, 7], b = [2, 5, 7]
输出：[7, 2]

输入：a = [1, 4, 8, 10], b = [2, 4, 8, 10]
输出：[10, 8, 4]

输入：a = [3, 5, 9], b = [1, 4, 6]
输出：[]

输入：a = [1, 2, 3], b = [1, 2, 3]
输出：[3, 2, 1]

2. 题目解析

虽然这篇文章，笔者主要是想讨论一下这道题相关的知识点，不过我们还是先来理清一下这道题的解题思路和步骤，这样子有助于我们可以深刻理解其中的知识点。

2.1.解题思路

其实这道题非常简单，最主要就是找到同时包含给定的列表a和b元素的元素是什么，并且按照从大到小的顺序输出。因此，我们可以：

step1：找到a和b的交集，并且把这个交集存到我们自己定义的列表c里
step2：对c里面的元素进行排序，再按照从大到小的顺序返回结果

2.2.代码编写及其知识点讲解

2.2.1.step 1:如何实现a和b的交集？

应该会有一些朋友会说：“直接用a&b就可以了”。原本笔者也是这么想的，但是这样子做会报出以下错误： TypeError: unsupported operand type(s) for &: 'list' and 'list'

这个错误就是说，我们不能直接对列表进行交集操作。因为在Python里，列表并没有被设计出专门的集合运算功能，如交集、并集和差集等。

所以我们先要把列表a和b转化成集合a和b，再进行交集操作。也就是：

a=set(a)
b=set(b)
c=a & b

2.2.2.step 2:如何对列表c进行排序？

我们可以使用sorted()函数对列表c进行排序。 sorted()函数的语法如下：

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

其中：

iterable：可迭代对象。可以是列表、元组、字典、集合等。

而根据上述步骤，我们可以得到如下的代码：

def solution(a, b):
    # write code here
    a=set(a)
    b=set(b)
    c=a & b
    c=list(c)
    c=sorted(c)[::-1]
    return c

而刚刚上面又说了：sorted()函数里面有一个reverse参数，这个参数默认值为False，也就是升序排序。在这道题里，我们也可以通过设定c=sorted(c,reverse=True)，来实现从大到小的排序。

def solution(a, b):
# write code here
a=set(a)
b=set(b)
c=a & b
c=list(c)
c=sorted(c,reverse=True)
return c

if __name__ == '__main__':
    print(solution([1, 2, 3, 7], [2, 5, 7]) == [7, 2]) #True
    print(solution([1, 4, 8, 10], [2, 4, 8, 10]) == [10, 8, 4]) #True
    print(solution([3, 5, 9], [1, 4, 6]) == []) #True
    print(solution([1, 2, 3], [1, 2, 3]) == [3, 2, 1]) #True

上述的解法是被允许的。

但是，有的朋友会说：我记得，Python里面还有一个函数是sort()，这个函数和sorted()有什么区别呢？

我们可以尝试把刚刚上面那个代码里的c=sorted(c)[::-1]，改成c.sort()[::-1]，看看会出现什么情况。

结果如下：

TypeError: 'NoneType' object is not subscriptable

上面的错误就是说：NoneType对象是不可订阅的。

看来应该是因为c.sort()产生了错误，可是为什么会造成这个错误呢？

我们可以使用debug工具去看看。

给c.sort()这句代码设置断点之后，可以发现：

当c调用了列表自带的sort()函数之后，c的值就会变成了None，因此就造成c无法被切片查值，导致报错。

那我们是否有一些解决方法呢？

当然有！通过查阅help文档可以发现，sort()的语法为下：

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

其中：

key：可选参数，用于指定一个函数，该函数将在排序之前应用于每个元素。
reverse：可选参数，用于指定是否按降序排序。

原来sort()也有reverse参数，所以我们可以试试设置sort()里面的reverse参数为True：

def solution(a, b):
    # write code here
    a=set(a)
    b=set(b)
    c=a & b
    c=list(c)
    c.sort(reverse=True)
    return c
   
if __name__ == '__main__':
    print(solution([1, 2, 3, 7], [2, 5, 7]) == [7, 2]) #True
    print(solution([1, 4, 8, 10], [2, 4, 8, 10]) == [10, 8, 4]) #True
    print(solution([3, 5, 9], [1, 4, 6]) == []) #True
    print(solution([1, 2, 3], [1, 2, 3]) == [3, 2, 1]) #True

可见，这样子输出就正常了。

而关于sort()和sorted()的区别是？

总的来说，sort()是list的一个方法，sorted()是python的一个内置函数。所以我想，这也是为什么，我们在使用sort()时，不需要把值传给另外一个变量（比如d=c.sort())，并且就算我们这么做，也会报错NoneType。

3. 总结

通过上面小S的倒排索引题的例子，笔者一共为大家总结了两个Python最基础知识点：列表交集的实现和列表排序的实现。

笔者觉得，与其看书本或者听别人总结一些常见的编程语法和技巧，倒不如我们动手多实践一下，刷刷算法题，这样才能更好地掌握这些知识点。