Python文本处理与排序实战：大小写、行列交换及快排实现

听雨眠

发布时间：2026-10-11| 2人浏览过

原创

本文详解Python文本处理与排序的多种实现方式。涵盖字符串大小写互换的四种内置方法及自定义逻辑；利用列表insert与del实现文件行交换；通过pandas或列表推导式完成矩阵转置。此外，深入解析快速排序的三种Python实现（递归、双指针、算法导论版）及内置sorted()特性，并提供format与just对齐、正则与string模块分行输出的实战代码。

字符串大小写互换的多种实现

在Python中，处理字符串的大小写转换有多种途径。最基础的方式是利用内置函数，如upper()将所有字符转为大写，lower()转为小写，capitalize()仅将首字母大写，以及title()将每个单词的首字母大写。

str = "www.dataCASTLE.com"
print(str.upper())# 把所有字符中的小写字母转换成大写字母
print(str.lower())# 把所有字符中的大写字母转换成小写字母
print(str.capitalize())# 把第一个字母转化为大写字母，其余小写
print(str.title())# 把每个单词的第一个字母转化为大写，其余小写 
WWW.DATACASTLE.COM
www.datacastle.com
Www.datacastle.com
Www.Datacastle.Com

若需对包含数字和符号的字符串进行大小写互换，内置函数无法直接满足。此时可结合列表推导式与自定义函数实现。通过判断字符是否为小写或大写，分别调用upper()或lower()，非字母字符保持不变，最后使用join()重组字符串。

s="hGdssWW678qqfdDDD777f8888sD8FJJss jjYYhVV #sh&" 
def fn(x):
  if x.is lower():
    return x.upper()
  elif x.is upper():
    return x.lower()
  else:
    return x
result=''.join([fn(r) for r in list(s)])
print(result)
HgDSSww678QQFDddd777F8888Sd8fjjSS JJyyHvv #SH&

文件行交换与矩阵转置

在处理文本文件时，有时需要交换特定行的位置。可以通过readlines()读取所有行到列表中，利用insert()将某一行插入到目标位置，再使用del()删除原位置的行，从而实现行交换。

with open('D:\n.txt','r') as f:
  txt=f.readlines()
  txt.insert(4,txt[1])#第二行插入第五行的位置
  del(txt[1])#删除原来的第二行
  print(txt)
1  A  一 
3  C  三 
4  D  四 
2  B  二 
5  E  五 
6  F  六

对于矩阵数据的行列互换（转置），可以使用列表推导式或pandas库。以下示例展示了如何通过遍历列索引，从原矩阵的每一行中提取对应元素，构建新的转置矩阵。

matrix = [[1, 1, 1, 1],
         [2, 2, 2, 2],
         [3, 3, 3, 3],]

trans = []
for i in range(4):
  trans.append([row[i] for row in matrix])

print('', trans)
 [[1, 2, 3], 
 [1, 2, 3], 
 [1, 2, 3], 
 [1, 2, 3]]

快速排序的三种Python实现

快速排序的核心思想是选取一个基准元素，将序列分为小于和大于基准的两部分，然后递归排序。Python中实现快排有多种风格：

1. 一行代码实现（列表推导式）

利用列表推导式，代码简洁，但空间复杂度较高，适合理解算法逻辑。

def quickSort(arg):
  if(arg==[]):
     return []
  return quickSort([i for i in arg[1:] if i<=arg[0]])+[arg[0]]+quickSort([i for i in arg[1:] if i>arg[0]])
print quickSort([11,22,8,23,7,33,13,28,66,777])
[7, 8, 11, 13, 22, 23, 28, 33, 66, 777]

2. 双指针原地排序

通过左右游标low和high向中间逼近，交换元素，实现原地排序，空间复杂度为O(log n)。

def quicksort(array, left, right):
  #建立递归终止条件
  if left >= right:
    return
  low = left#low为序列左边要移动的游标
  high = right#high为序列右边要移动的游标
  key = array[low]#将左边的数设为基准元素

  while left < right:
    # 当left与right未重合，并且比基准元素要大，就将游标向左移动
    while left < right and array[right] > key:
      right -= 1
    # 如果比基准元素小，就跳出循环，并且把其放在基准元素左边
    array[left] = array[right]

    # 当low与last未重合，并且比基准元素要小，就将游标向右移动
    while left < right and array[left] <= key:
      left += 1
    # 如果比基准元素大，就跳出循环，并且把其放在基准元素右边
    array[right] = array[left]

  # 当low与last相等，就是基准元素的排序位置
  array[right] = key

  # 对排序好的元素左右两边的序列进行递归
  quicksort(array, low, left - 1)
  quicksort(array, left + 1, high)

array = [11,22,8,23,7,33,13,28,66,777]
print("Quick Sort: ")
quicksort(array,0,len(array)-1)
print(array)
[7, 8, 11, 13, 22, 23, 28, 33, 66, 777]

3. 算法导论版快排

参考《算法导论》的实现，通过partition函数划分区间，以最后一个元素为基准，代码结构清晰，适合工程应用。

def quicksort(array, l, r):
  if l < r:
    q = partition(array, l, r)
    quick_sort(array, l, q - 1)
    quick_sort(array, q + 1, r)

def partition(array, l, r):
  x = array[r]
  i = l - 1
  for j in range(l, r):
    if array[j] <= x:
      i += 1
      array[i], array[j] = array[j], array[i]
  array[i + 1], array[r] = array[r], array[i+1]
  return i + 1
array = [11,22,8,23,7,33,13,28,66,777]
print("Quick Sort: ")
quicksort(array,0,len(array)-1)
print(array)
[7, 8, 11, 13, 22, 23, 28, 33, 66, 777]

内置排序与文本对齐输出

Python内置的sorted()函数返回一个新的已排序列表，不改变原列表，适用于需要保留原始顺序的场景。它支持数字、字母及符号的混合排序。

a = [11,22,8,23,7,33,13,28,66,777]
b=sorted(a)
print(b)
print(a)

[7, 8, 11, 13, 22, 23, 28, 33, 66, 777]
[11, 22, 8, 23, 7, 33, 13, 28, 66, 777]

在文本输出对齐方面，可以使用format()方法指定字段宽度和对齐方式，或使用字符串的ljust()、rjust()等方法进行填充对齐。

# format格式化对齐
def f1():  
  with open("D:\n.txt","r") as f:
    for s in f:
      l=s.rsplit ()
      #左对齐，填充符号自定
      t='{0:<5} {1:<7} {2}'.format(l[0],l[1],l[2])  
      print(str(t))
f1()

111   ABC     西瓜
22222 AABBC   水蜜桃
3333  CSDDGFF 香蕉
44    QQQSED  波罗蜜

#just对齐
r=''
def f2():
  f=open("D:\n.txt","r")
  for s in f:
    l=s.rsplit() #通过指定分隔符对字符串进行切片
    print(l[0].ljust(5," "),l[1].ljust(7," "),l[2])
f2()

111   ABC     西瓜
22222 AABBC   水蜜桃
3333  CSDDGFF 香蕉
44    QQQSED  波罗蜜

字符串分行输出：正则与String模块

若需将混合字符串按类型（小写、大写、数字、中文等）分行输出，可使用正则表达式或string模块。

使用正则表达式

通过re.compile()编译模式，结合findall()提取匹配内容，最后join()重组。

#正则表达式
a="aA1一bB2二cC3三dD4四eE5五fF6六gG7七hH8八iI9九"
import re
reg=["[a-z]","[A-Z]","d","[^da-zA-Z]"]
#compile和findall一起使用，返回一个列表
for s in reg:  
  rega=re.compile(s)
  s=re.findall(rega,a)
  print("".join(s))

abcdefghi
ABCDEFGHI
123456789
一二三四五六七八九

使用String模块

利用string.ascii_lowercase、ascii_uppercase和digits预定义字符集，遍历原字符串并分类累加，实现分行输出。

#string方法
a="aA1一bB2二cC3三dD4四eE5五fF6六gG7七hH8八iI9九"
import string
ta=tb=tc=td=''
la=string.ascii_lowercase#la为小写字母
ua=string.ascii_uppercase#ua为大写字母
nb=string.digits#nb为0~9的数字
ub="一二三四五六七八九"

#分别从a中找出小写、大写字母、数字并进行分行输出
for s in a:
  if s in la:
    ta=ta+s
  if s in ua:
    tb=tb+s
  if s in nb:
    tc=tc+s
  if s in ub:
    td=td+s
print(ta)
print(tb)
print(tc)
print(td)

abcdefghi
ABCDEFGHI
123456789
一二三四五六七八九

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