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# 串列
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<u>串列（list）</u>是一個抽象的資料結構概念，它表示元素的有序集合，支持元素訪問、修改、新增、刪除和走訪等操作，無須使用者考慮容量限制的問題。串列可以基於鏈結串列或陣列實現。
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- 鏈結串列天然可以看作一個串列，其支持元素增刪查改操作，並且可以靈活動態擴容。
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- 陣列也支持元素增刪查改，但由於其長度不可變，因此只能看作一個具有長度限制的串列。
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當使用陣列實現串列時，**長度不可變的性質會導致串列的實用性降低**。這是因為我們通常無法事先確定需要儲存多少資料，從而難以選擇合適的串列長度。若長度過小，則很可能無法滿足使用需求；若長度過大，則會造成記憶體空間浪費。
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為解決此問題，我們可以使用<u>動態陣列（dynamic array）</u>來實現串列。它繼承了陣列的各項優點，並且可以在程式執行過程中進行動態擴容。
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實際上，**許多程式語言中的標準庫提供的串列是基於動態陣列實現的**，例如 Python 中的 `list` 、Java 中的 `ArrayList` 、C++ 中的 `vector` 和 C# 中的 `List` 等。在接下來的討論中，我們將把“串列”和“動態陣列”視為等同的概念。
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## 串列常用操作
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### 初始化串列
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我們通常使用“無初始值”和“有初始值”這兩種初始化方法：
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=== "Python"
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```python title="list.py"
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# 初始化串列
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# 無初始值
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nums1: list[int] = []
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# 有初始值
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nums: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
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```
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=== "C++"
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```cpp title="list.cpp"
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/* 初始化串列 */
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// 需注意，C++ 中 vector 即是本文描述的 nums
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// 無初始值
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vector<int> nums1;
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// 有初始值
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vector<int> nums = { 1, 3, 2, 5, 4 };
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```
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=== "Java"
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```java title="list.java"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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List<Integer> nums1 = new ArrayList<>();
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// 有初始值（注意陣列的元素型別需為 int[] 的包裝類別 Integer[]）
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Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
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List<Integer> nums = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));
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```
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=== "C#"
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```csharp title="list.cs"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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List<int> nums1 = [];
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// 有初始值
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int[] numbers = [1, 3, 2, 5, 4];
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List<int> nums = [.. numbers];
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```
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=== "Go"
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```go title="list_test.go"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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nums1 := []int{}
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// 有初始值
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nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
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```
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=== "Swift"
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```swift title="list.swift"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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let nums1: [Int] = []
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// 有初始值
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var nums = [1, 3, 2, 5, 4]
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```
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=== "JS"
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```javascript title="list.js"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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const nums1 = [];
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// 有初始值
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const nums = [1, 3, 2, 5, 4];
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```
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=== "TS"
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```typescript title="list.ts"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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const nums1: number[] = [];
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// 有初始值
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const nums: number[] = [1, 3, 2, 5, 4];
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```
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=== "Dart"
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```dart title="list.dart"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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List<int> nums1 = [];
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// 有初始值
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List<int> nums = [1, 3, 2, 5, 4];
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```
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=== "Rust"
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```rust title="list.rs"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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let nums1: Vec<i32> = Vec::new();
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// 有初始值
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let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
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```
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=== "C"
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```c title="list.c"
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// C 未提供內建動態陣列
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```
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=== "Kotlin"
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```kotlin title="list.kt"
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/* 初始化串列 */
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// 無初始值
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var nums1 = listOf<Int>()
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// 有初始值
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var numbers = arrayOf(1, 3, 2, 5, 4)
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var nums = numbers.toMutableList()
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```
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=== "Ruby"
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```ruby title="list.rb"
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# 初始化串列
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# 無初始值
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nums1 = []
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# 有初始值
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nums = [1, 3, 2, 5, 4]
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```
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=== "Zig"
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```zig title="list.zig"
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// 初始化串列
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var nums = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
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defer nums.deinit();
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try nums.appendSlice(&[_]i32{ 1, 3, 2, 5, 4 });
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```
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??? pythontutor "視覺化執行"
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https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20%23%20%E6%97%A0%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%80%BC%0A%20%20%20%20nums1%20%3D%20%5B%5D%0A%20%20%20%20%23%20%E6%9C%89%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%80%BC%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
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### 訪問元素
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串列本質上是陣列，因此可以在 $O(1)$ 時間內訪問和更新元素，效率很高。
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=== "Python"
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```python title="list.py"
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# 訪問元素
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num: int = nums[1] # 訪問索引 1 處的元素
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# 更新元素
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nums[1] = 0 # 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "C++"
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```cpp title="list.cpp"
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/* 訪問元素 */
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int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Java"
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```java title="list.java"
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/* 訪問元素 */
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int num = nums.get(1); // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums.set(1, 0); // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "C#"
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```csharp title="list.cs"
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/* 訪問元素 */
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int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Go"
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```go title="list_test.go"
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/* 訪問元素 */
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num := nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Swift"
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```swift title="list.swift"
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/* 訪問元素 */
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let num = nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "JS"
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```javascript title="list.js"
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/* 訪問元素 */
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const num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "TS"
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```typescript title="list.ts"
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/* 訪問元素 */
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const num: number = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Dart"
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```dart title="list.dart"
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/* 訪問元素 */
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int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Rust"
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```rust title="list.rs"
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/* 訪問元素 */
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let num: i32 = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "C"
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```c title="list.c"
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// C 未提供內建動態陣列
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```
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=== "Kotlin"
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```kotlin title="list.kt"
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/* 訪問元素 */
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val num = nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
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/* 更新元素 */
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nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Ruby"
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```ruby title="list.rb"
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# 訪問元素
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num = nums[1] # 訪問索引 1 處的元素
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# 更新元素
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nums[1] = 0 # 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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=== "Zig"
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```zig title="list.zig"
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// 訪問元素
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var num = nums.items[1]; // 訪問索引 1 處的元素
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// 更新元素
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nums.items[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
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```
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??? pythontutor "視覺化執行"
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https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%AE%BF%E9%97%AE%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20num%20%3D%20nums%5B1%5D%20%20%23%20%E8%AE%BF%E9%97%AE%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E5%A4%84%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E6%9B%B4%E6%96%B0%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums%5B1%5D%20%3D%200%20%20%20%20%23%20%E5%B0%86%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E5%A4%84%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%9B%B4%E6%96%B0%E4%B8%BA%200&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
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### 插入與刪除元素
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相較於陣列，串列可以自由地新增與刪除元素。在串列尾部新增元素的時間複雜度為 $O(1)$ ，但插入和刪除元素的效率仍與陣列相同，時間複雜度為 $O(n)$ 。
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=== "Python"
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```python title="list.py"
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# 清空串列
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nums.clear()
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# 在尾部新增元素
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nums.append(1)
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nums.append(3)
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nums.append(2)
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nums.append(5)
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nums.append(4)
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# 在中間插入元素
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nums.insert(3, 6) # 在索引 3 處插入數字 6
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# 刪除元素
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nums.pop(3) # 刪除索引 3 處的元素
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```
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=== "C++"
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```cpp title="list.cpp"
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/* 清空串列 */
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nums.clear();
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/* 在尾部新增元素 */
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nums.push_back(1);
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|
nums.push_back(3);
|
|||
|
|
nums.push_back(2);
|
|||
|
|
nums.push_back(5);
|
|||
|
|
nums.push_back(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.insert(nums.begin() + 3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.erase(nums.begin() + 3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Java"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```java title="list.java"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.clear();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.add(1);
|
|||
|
|
nums.add(3);
|
|||
|
|
nums.add(2);
|
|||
|
|
nums.add(5);
|
|||
|
|
nums.add(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.add(3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.remove(3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C#"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```csharp title="list.cs"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.Clear();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.Add(1);
|
|||
|
|
nums.Add(3);
|
|||
|
|
nums.Add(2);
|
|||
|
|
nums.Add(5);
|
|||
|
|
nums.Add(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.Insert(3, 6);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.RemoveAt(3);
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Go"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```go title="list_test.go"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums = nil
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums = append(nums, 1)
|
|||
|
|
nums = append(nums, 3)
|
|||
|
|
nums = append(nums, 2)
|
|||
|
|
nums = append(nums, 5)
|
|||
|
|
nums = append(nums, 4)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums = append(nums[:3], append([]int{6}, nums[3:]...)...) // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums = append(nums[:3], nums[4:]...) // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Swift"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```swift title="list.swift"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.removeAll()
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.append(1)
|
|||
|
|
nums.append(3)
|
|||
|
|
nums.append(2)
|
|||
|
|
nums.append(5)
|
|||
|
|
nums.append(4)
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.insert(6, at: 3) // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.remove(at: 3) // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "JS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```javascript title="list.js"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.length = 0;
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.push(1);
|
|||
|
|
nums.push(3);
|
|||
|
|
nums.push(2);
|
|||
|
|
nums.push(5);
|
|||
|
|
nums.push(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.splice(3, 0, 6);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.splice(3, 1);
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "TS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```typescript title="list.ts"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.length = 0;
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.push(1);
|
|||
|
|
nums.push(3);
|
|||
|
|
nums.push(2);
|
|||
|
|
nums.push(5);
|
|||
|
|
nums.push(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.splice(3, 0, 6);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.splice(3, 1);
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Dart"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```dart title="list.dart"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.clear();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.add(1);
|
|||
|
|
nums.add(3);
|
|||
|
|
nums.add(2);
|
|||
|
|
nums.add(5);
|
|||
|
|
nums.add(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.insert(3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.removeAt(3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Rust"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```rust title="list.rs"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.clear();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.push(1);
|
|||
|
|
nums.push(3);
|
|||
|
|
nums.push(2);
|
|||
|
|
nums.push(5);
|
|||
|
|
nums.push(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.insert(3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.remove(3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```c title="list.c"
|
|||
|
|
// C 未提供內建動態陣列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Kotlin"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```kotlin title="list.kt"
|
|||
|
|
/* 清空串列 */
|
|||
|
|
nums.clear();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在尾部新增元素 */
|
|||
|
|
nums.add(1);
|
|||
|
|
nums.add(3);
|
|||
|
|
nums.add(2);
|
|||
|
|
nums.add(5);
|
|||
|
|
nums.add(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 在中間插入元素 */
|
|||
|
|
nums.add(3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 刪除元素 */
|
|||
|
|
nums.remove(3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Ruby"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```ruby title="list.rb"
|
|||
|
|
# 清空串列
|
|||
|
|
nums.clear
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# 在尾部新增元素
|
|||
|
|
nums << 1
|
|||
|
|
nums << 3
|
|||
|
|
nums << 2
|
|||
|
|
nums << 5
|
|||
|
|
nums << 4
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# 在中間插入元素
|
|||
|
|
nums.insert(3, 6) # 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# 刪除元素
|
|||
|
|
nums.delete_at(3) # 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Zig"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```zig title="list.zig"
|
|||
|
|
// 清空串列
|
|||
|
|
nums.clearRetainingCapacity();
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 在尾部新增元素
|
|||
|
|
try nums.append(1);
|
|||
|
|
try nums.append(3);
|
|||
|
|
try nums.append(2);
|
|||
|
|
try nums.append(5);
|
|||
|
|
try nums.append(4);
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 在中間插入元素
|
|||
|
|
try nums.insert(3, 6); // 在索引 3 處插入數字 6
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 刪除元素
|
|||
|
|
_ = nums.orderedRemove(3); // 刪除索引 3 處的元素
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
??? pythontutor "視覺化執行"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E6%9C%89%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%80%BC%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%B8%85%E7%A9%BA%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums.clear%28%29%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E5%B0%BE%E9%83%A8%E6%B7%BB%E5%8A%A0%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.append%281%29%0A%20%20%20%20nums.append%283%29%0A%20%20%20%20nums.append%282%29%0A%20%20%20%20nums.append%285%29%0A%20%20%20%20nums.append%284%29%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E4%B8%AD%E9%97%B4%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.insert%283,%206%29%20%20%23%20%E5%9C%A8%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E5%A4%84%E6%8F%92%E5%85%A5%E6%95%B0%E5%AD%97%206%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%A0%E9%99%A4%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.pop%283%29%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E5%88%A0%E9%99%A4%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E5%A4%84%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 走訪串列
|
|||
|
|
|
|||
|
|
與陣列一樣，串列可以根據索引走訪，也可以直接走訪各元素。
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Python"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```python title="list.py"
|
|||
|
|
# 透過索引走訪串列
|
|||
|
|
count = 0
|
|||
|
|
for i in range(len(nums)):
|
|||
|
|
count += nums[i]
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# 直接走訪串列元素
|
|||
|
|
for num in nums:
|
|||
|
|
count += num
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C++"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```cpp title="list.cpp"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
int count = 0;
|
|||
|
|
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
for (int num : nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Java"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```java title="list.java"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
int count = 0;
|
|||
|
|
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
|
|||
|
|
count += nums.get(i);
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
for (int num : nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C#"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```csharp title="list.cs"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
int count = 0;
|
|||
|
|
for (int i = 0; i < nums.Count; i++) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
foreach (int num in nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Go"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```go title="list_test.go"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
count := 0
|
|||
|
|
for i := 0; i < len(nums); i++ {
|
|||
|
|
count += nums[i]
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0
|
|||
|
|
for _, num := range nums {
|
|||
|
|
count += num
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Swift"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```swift title="list.swift"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
var count = 0
|
|||
|
|
for i in nums.indices {
|
|||
|
|
count += nums[i]
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0
|
|||
|
|
for num in nums {
|
|||
|
|
count += num
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "JS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```javascript title="list.js"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
let count = 0;
|
|||
|
|
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
for (const num of nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "TS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```typescript title="list.ts"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
let count = 0;
|
|||
|
|
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
for (const num of nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Dart"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```dart title="list.dart"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
int count = 0;
|
|||
|
|
for (var i = 0; i < nums.length; i++) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
for (var num in nums) {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Rust"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```rust title="list.rs"
|
|||
|
|
// 透過索引走訪串列
|
|||
|
|
let mut _count = 0;
|
|||
|
|
for i in 0..nums.len() {
|
|||
|
|
_count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 直接走訪串列元素
|
|||
|
|
_count = 0;
|
|||
|
|
for num in &nums {
|
|||
|
|
_count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```c title="list.c"
|
|||
|
|
// C 未提供內建動態陣列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Kotlin"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```kotlin title="list.kt"
|
|||
|
|
/* 透過索引走訪串列 */
|
|||
|
|
var count = 0
|
|||
|
|
for (i in nums.indices) {
|
|||
|
|
count += nums[i]
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
/* 直接走訪串列元素 */
|
|||
|
|
for (num in nums) {
|
|||
|
|
count += num
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Ruby"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```ruby title="list.rb"
|
|||
|
|
# 透過索引走訪串列
|
|||
|
|
count = 0
|
|||
|
|
for i in 0...nums.length
|
|||
|
|
count += nums[i]
|
|||
|
|
end
|
|||
|
|
|
|||
|
|
# 直接走訪串列元素
|
|||
|
|
count = 0
|
|||
|
|
for num in nums
|
|||
|
|
count += num
|
|||
|
|
end
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Zig"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```zig title="list.zig"
|
|||
|
|
// 透過索引走訪串列
|
|||
|
|
var count: i32 = 0;
|
|||
|
|
var i: i32 = 0;
|
|||
|
|
while (i < nums.items.len) : (i += 1) {
|
|||
|
|
count += nums[i];
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
|
|||
|
|
// 直接走訪串列元素
|
|||
|
|
count = 0;
|
|||
|
|
for (nums.items) |num| {
|
|||
|
|
count += num;
|
|||
|
|
}
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
??? pythontutor "視覺化執行"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E9%80%9A%E8%BF%87%E7%B4%A2%E5%BC%95%E9%81%8D%E5%8E%86%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20count%20%3D%200%0A%20%20%20%20for%20i%20in%20range%28len%28nums%29%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20count%20%2B%3D%20nums%5Bi%5D%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E7%9B%B4%E6%8E%A5%E9%81%8D%E5%8E%86%E5%88%97%E8%A1%A8%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20for%20num%20in%20nums%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20count%20%2B%3D%20num&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 拼接串列
|
|||
|
|
|
|||
|
|
給定一個新串列 `nums1` ，我們可以將其拼接到原串列的尾部。
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Python"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```python title="list.py"
|
|||
|
|
# 拼接兩個串列
|
|||
|
|
nums1: list[int] = [6, 8, 7, 10, 9]
|
|||
|
|
nums += nums1 # 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C++"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```cpp title="list.cpp"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
vector<int> nums1 = { 6, 8, 7, 10, 9 };
|
|||
|
|
// 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
nums.insert(nums.end(), nums1.begin(), nums1.end());
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Java"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```java title="list.java"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(new Integer[] { 6, 8, 7, 10, 9 }));
|
|||
|
|
nums.addAll(nums1); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C#"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```csharp title="list.cs"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
List<int> nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
|
|||
|
|
nums.AddRange(nums1); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Go"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```go title="list_test.go"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
nums1 := []int{6, 8, 7, 10, 9}
|
|||
|
|
nums = append(nums, nums1...) // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Swift"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```swift title="list.swift"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
let nums1 = [6, 8, 7, 10, 9]
|
|||
|
|
nums.append(contentsOf: nums1) // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "JS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```javascript title="list.js"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
const nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
|
|||
|
|
nums.push(...nums1); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "TS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```typescript title="list.ts"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
const nums1: number[] = [6, 8, 7, 10, 9];
|
|||
|
|
nums.push(...nums1); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Dart"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```dart title="list.dart"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
List<int> nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
|
|||
|
|
nums.addAll(nums1); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Rust"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```rust title="list.rs"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
let nums1: Vec<i32> = vec![6, 8, 7, 10, 9];
|
|||
|
|
nums.extend(nums1);
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```c title="list.c"
|
|||
|
|
// C 未提供內建動態陣列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Kotlin"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```kotlin title="list.kt"
|
|||
|
|
/* 拼接兩個串列 */
|
|||
|
|
val nums1 = intArrayOf(6, 8, 7, 10, 9).toMutableList()
|
|||
|
|
nums.addAll(nums1) // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Ruby"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```ruby title="list.rb"
|
|||
|
|
# 拼接兩個串列
|
|||
|
|
nums1 = [6, 8, 7, 10, 9]
|
|||
|
|
nums += nums1
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Zig"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```zig title="list.zig"
|
|||
|
|
// 拼接兩個串列
|
|||
|
|
var nums1 = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
|
|||
|
|
defer nums1.deinit();
|
|||
|
|
try nums1.appendSlice(&[_]i32{ 6, 8, 7, 10, 9 });
|
|||
|
|
try nums.insertSlice(nums.items.len, nums1.items); // 將串列 nums1 拼接到 nums 之後
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
??? pythontutor "視覺化執行"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E4%B8%A4%E4%B8%AA%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums1%20%3D%20%5B6,%208,%207,%2010,%209%5D%0A%20%20%20%20nums%20%2B%3D%20nums1%20%20%23%20%E5%B0%86%E5%88%97%E8%A1%A8%20nums1%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E5%88%B0%20nums%20%E4%B9%8B%E5%90%8E&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
|
|||
|
|
|
|||
|
|
### 排序串列
|
|||
|
|
|
|||
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|
完成串列排序後，我們便可以使用在陣列類別演算法題中經常考查的“二分搜尋”和“雙指標”演算法。
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Python"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```python title="list.py"
|
|||
|
|
# 排序串列
|
|||
|
|
nums.sort() # 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C++"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```cpp title="list.cpp"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
sort(nums.begin(), nums.end()); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Java"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```java title="list.java"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
Collections.sort(nums); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C#"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```csharp title="list.cs"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.Sort(); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Go"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```go title="list_test.go"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
sort.Ints(nums) // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Swift"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```swift title="list.swift"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort() // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "JS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```javascript title="list.js"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort((a, b) => a - b); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "TS"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```typescript title="list.ts"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort((a, b) => a - b); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Dart"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```dart title="list.dart"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort(); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Rust"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```rust title="list.rs"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort(); // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "C"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```c title="list.c"
|
|||
|
|
// C 未提供內建動態陣列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Kotlin"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```kotlin title="list.kt"
|
|||
|
|
/* 排序串列 */
|
|||
|
|
nums.sort() // 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Ruby"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```ruby title="list.rb"
|
|||
|
|
# 排序串列
|
|||
|
|
nums = nums.sort { |a, b| a <=> b } # 排序後，串列元素從小到大排列
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
=== "Zig"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
```zig title="list.zig"
|
|||
|
|
// 排序串列
|
|||
|
|
std.sort.sort(i32, nums.items, {}, comptime std.sort.asc(i32));
|
|||
|
|
```
|
|||
|
|
|
|||
|
|
??? pythontutor "視覺化執行"
|
|||
|
|
|
|||
|
|
https://pythontutor.com/render.html#code=%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%9D%E5%A7%8B%E5%8C%96%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1,%203,%202,%205,%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%88%97%E8%A1%A8%0A%20%20%20%20nums.sort%28%29%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%90%8E%EF%BC%8C%E5%88%97%E8%A1%A8%E5%85%83%E7%B4%A0%E4%BB%8E%E5%B0%8F%E5%88%B0%E5%A4%A7%E6%8E%92%E5%88%97&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
|
|||
|
|
|
|||
|
|
## 串列實現
|
|||
|
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|
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許多程式語言內建了串列，例如 Java、C++、Python 等。它們的實現比較複雜，各個參數的設定也非常考究，例如初始容量、擴容倍數等。感興趣的讀者可以查閱原始碼進行學習。
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為了加深對串列工作原理的理解，我們嘗試實現一個簡易版串列，包括以下三個重點設計。
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- **初始容量**：選取一個合理的陣列初始容量。在本示例中，我們選擇 10 作為初始容量。
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- **數量記錄**：宣告一個變數 `size` ，用於記錄串列當前元素數量，並隨著元素插入和刪除實時更新。根據此變數，我們可以定位串列尾部，以及判斷是否需要擴容。
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- **擴容機制**：若插入元素時串列容量已滿，則需要進行擴容。先根據擴容倍數建立一個更大的陣列，再將當前陣列的所有元素依次移動至新陣列。在本示例中，我們規定每次將陣列擴容至之前的 2 倍。
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```src
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[file]{my_list}-[class]{my_list}-[func]{}
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```
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