如何高效实现Python自定义对象的多属性排序？

问题场景 #

在Python中对自定义对象按多个属性排序时，传统嵌套if的__lt__实现会随着属性数量增加变得冗余。比如以下场景：

class A:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b

    def __str__(self):
        return f'{self.__class__.__name__}({self.a}, {self.b})'

A1 = A(1, 5)
A2 = A(2, 5)
A3 = A(1, 6)
A4 = A(4, 0)
A5 = A(-3, -3)
A6 = A(0, 7)
l = [A1, A2, A3, A4, A5, A6]

期望排序结果为：A(-3, -3)、A(0, 7)、A(1, 5)、A(1, 6)、A(2, 5)、A(4, 0)，即优先按a升序，a相同时按b升序。

传统嵌套if的实现方式在属性增多时代码会非常繁琐：

def __lt__(self, other):
    if self.a == other.a:
        if self.b == other.b:
            return self.c < other.c
        return self.b < other.b
    return self.a < other.a

而尝试的短路逻辑return self.a < other.a or self.b < other.b会导致错误排序，因为它的逻辑不符合"优先按a排序，再按b排序"的规则。

最优解决方案 #

1. 利用元组比较简化__lt__实现 #

Python支持元组的按序比较：会先比较第一个元素，相等时再比较第二个，以此类推。直接返回属性元组的比较结果，就能替代嵌套if，代码简洁且可扩展性强。

修改后的类实现：

class A:
    def __init__(self, a, b):
        self.a = a
        self.b = b

    def __lt__(self, other):
        # 按a升序，a相等则按b升序，新增属性直接扩展元组即可
        return (self.a, self.b) < (other.a, other.b)

    def __str__(self):
        return f'{self.__class__.__name__}({self.a}, {self.b})'

# 测试排序
l = [A1, A2, A3, A4, A5, A6]
l.sort()
for obj in l:
    print(obj)

输出结果完全符合预期：

A(-3, -3)
A(0, 7)
A(1, 5)
A(1, 6)
A(2, 5)
A(4, 0)

如果后续新增c属性，只需修改为return (self.a, self.b, self.c) < (other.a, other.b, other.c)即可，无需调整嵌套逻辑。

2. 不修改类，使用sorted的key参数 #

如果不需要给类设置默认排序规则，或者只是临时排序，可以直接在调用sorted时指定key参数，通过lambda表达式提取排序属性元组：

# 无需修改A类的__lt__方法
sorted_l = sorted(l, key=lambda x: (x.a, x.b))
for obj in sorted_l:
    print(obj)

此方式同样能得到符合预期的排序结果，适合不需要全局默认排序的场景。

为什么短路逻辑会出错 #

return self.a < other.a or self.b < other.b的逻辑错误在于：它只要a更小或者b更小就返回True，这违背了"优先按a排序"的规则。

比如对比A4(4,0)和A1(1,5)：4 > 1但0 < 5，此时表达式会返回True，错误地认为A4小于A1，导致排序结果混乱。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者user2300369