xmengnet/hello-algo
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hello-algo/chapter_array_and_linkedlist/list.md

1671 lines
46 KiB
Markdown
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First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
---
comments: true
---
build
2023-02-26 20:16:31 +08:00
# 4.3.   列表（List）
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
**由于长度不可变，数组的实用性大大降低**。在很多情况下，我们事先并不知道会输入多少数据，这就为数组长度的选择带来了很大困难。长度选小了，需要在添加数据中频繁地扩容数组；长度选大了，又造成内存空间的浪费。
为了解决此问题，诞生了一种被称为「列表 List」的数据结构。列表可以被理解为长度可变的数组，因此也常被称为「动态数组 Dynamic Array」。列表基于数组实现，继承了数组的优点，同时还可以在程序运行中实时扩容。在列表中，我们可以自由地添加元素，而不用担心超过容量限制。
build
2023-02-24 18:45:27 +08:00
## 4.3.1.   列表常用操作
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
**初始化列表**。我们通常会使用到“无初始值”和“有初始值”的两种初始化方法。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
// 有初始值（注意数组的元素类型需为 int[] 的包装类 Integer[]）
Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 初始化列表 */
// 需注意，C++ 中 vector 即是本文描述的 list
// 无初始值
vector<int> list1;
// 有初始值
vector<int> list = { 1, 3, 2, 5, 4 };
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 初始化列表 """
# 无初始值
list1 = []
# 有初始值
list = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
list1 := []int
// 有初始值
list := []int{1, 3, 2, 5, 4}
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
const list1 = [];
// 有初始值
const list = [1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
const list1: number[] = [];
// 有初始值
const list: number[] = [1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<int> list1 = new ();
build
2023-02-09 19:44:54 +08:00
// 有初始值
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
int[] numbers = new int[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
List<int> list = numbers.ToList();
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 初始化列表 */
// 无初始值
let list1: [Int] = []
// 有初始值
var list = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 初始化列表
var list = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
defer list.deinit();
try list.appendSlice(&[_]i32{ 1, 3, 2, 5, 4 });
```
**访问与更新元素**。列表的底层数据结构是数组，因此可以在 $O(1)$ 时间内访问与更新元素，效率很高。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 访问元素 */
int num = list.get(1); // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list.set(1, 0); // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 访问元素 */
int num = list[1]; // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 访问元素 """
num = list[1] # 访问索引 1 处的元素
""" 更新元素 """
list[1] = 0 # 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 访问元素 */
num := list[1] // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0 // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 访问元素 */
const num = list[1]; // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 访问元素 */
const num: number = list[1]; // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 访问元素 */
int num = list[1]; // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 访问元素 */
let num = list[1] // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
list[1] = 0 // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 访问元素
var num = list.items[1]; // 访问索引 1 处的元素
// 更新元素
list.items[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0
```
**在列表中添加、插入、删除元素**。相对于数组，列表可以自由地添加与删除元素。在列表尾部添加元素的时间复杂度为 $O(1)$ ，但是插入与删除元素的效率仍与数组一样低，时间复杂度为 $O(N)$ 。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 清空列表 */
list.clear();
/* 尾部添加元素 */
list.add(1);
list.add(3);
list.add(2);
list.add(5);
list.add(4);
/* 中间插入元素 */
list.add(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
list.remove(3); // 删除索引 3 处的元素
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 清空列表 */
list.clear();
/* 尾部添加元素 */
list.push_back(1);
list.push_back(3);
list.push_back(2);
list.push_back(5);
list.push_back(4);
/* 中间插入元素 */
list.insert(list.begin() + 3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
list.erase(list.begin() + 3); // 删除索引 3 处的元素
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 清空列表 """
list.clear()
""" 尾部添加元素 """
list.append(1)
list.append(3)
list.append(2)
list.append(5)
list.append(4)
""" 中间插入元素 """
list.insert(3, 6) # 在索引 3 处插入数字 6
""" 删除元素 """
list.pop(3) # 删除索引 3 处的元素
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 清空列表 */
list = nil
/* 尾部添加元素 */
list = append(list, 1)
list = append(list, 3)
list = append(list, 2)
list = append(list, 5)
list = append(list, 4)
/* 中间插入元素 */
list = append(list[:3], append([]int{6}, list[3:]...)...) // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
list = append(list[:3], list[4:]...) // 删除索引 3 处的元素
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 清空列表 */
list.length = 0;
/* 尾部添加元素 */
list.push(1);
list.push(3);
list.push(2);
list.push(5);
list.push(4);
/* 中间插入元素 */
list.splice(3, 0, 6);
/* 删除元素 */
list.splice(3, 1);
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 清空列表 */
list.length = 0;
/* 尾部添加元素 */
list.push(1);
list.push(3);
list.push(2);
list.push(5);
list.push(4);
/* 中间插入元素 */
list.splice(3, 0, 6);
/* 删除元素 */
list.splice(3, 1);
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 清空列表 */
list.Clear();
/* 尾部添加元素 */
list.Add(1);
list.Add(3);
list.Add(2);
list.Add(5);
list.Add(4);
/* 中间插入元素 */
list.Insert(3, 6);
/* 删除元素 */
list.RemoveAt(3);
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 清空列表 */
list.removeAll()
/* 尾部添加元素 */
list.append(1)
list.append(3)
list.append(2)
list.append(5)
list.append(4)
/* 中间插入元素 */
list.insert(6, at: 3) // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
list.remove(at: 3) // 删除索引 3 处的元素
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 清空列表
list.clearRetainingCapacity();
// 尾部添加元素
try list.append(1);
try list.append(3);
try list.append(2);
try list.append(5);
try list.append(4);
// 中间插入元素
try list.insert(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6
// 删除元素
_ = list.orderedRemove(3); // 删除索引 3 处的元素
```
**遍历列表**。与数组一样，列表可以使用索引遍历，也可以使用 `for-each` 直接遍历。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
count++;
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (int n : list) {
count++;
}
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
count++;
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (int n : list) {
count++;
}
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 通过索引遍历列表 """
count = 0
for i in range(len(list)):
count += 1
""" 直接遍历列表元素 """
count = 0
for n in list:
count += 1
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 通过索引遍历列表 */
count := 0
for i := 0; i < len(list); i++ {
count++
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0
for range list {
count++
}
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 通过索引遍历列表 */
let count = 0;
for (let i = 0; i < list.length; i++) {
count++;
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (const n of list) {
count++;
}
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 通过索引遍历列表 */
let count = 0;
for (let i = 0; i < list.length; i++) {
count++;
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (const n of list) {
count++;
}
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < list.Count(); i++)
{
count++;
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
foreach (int n in list)
{
count++;
}
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 通过索引遍历列表 */
var count = 0
for _ in list.indices {
count += 1
}
/* 直接遍历列表元素 */
count = 0
for _ in list {
count += 1
}
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 通过索引遍历列表
var count: i32 = 0;
var i: i32 = 0;
while (i < list.items.len) : (i += 1) {
count += 1;
}
// 直接遍历列表元素
count = 0;
for (list.items) |_| {
count += 1;
}
```
**拼接两个列表**。再创建一个新列表 `list1` ，我们可以将其中一个列表拼接到另一个的尾部。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 拼接两个列表 */
List<Integer> list1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(new Integer[] { 6, 8, 7, 10, 9 }));
list.addAll(list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 拼接两个列表 */
vector<int> list1 = { 6, 8, 7, 10, 9 };
// 将列表 list1 拼接到 list 之后
list.insert(list.end(), list1.begin(), list1.end());
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 拼接两个列表 """
list1 = [6, 8, 7, 10, 9]
list += list1 # 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 拼接两个列表 */
list1 := []int{6, 8, 7, 10, 9}
list = append(list, list1...) // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 拼接两个列表 */
const list1 = [6, 8, 7, 10, 9];
list.push(...list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 拼接两个列表 */
const list1: number[] = [6, 8, 7, 10, 9];
list.push(...list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 拼接两个列表 */
List<int> list1 = new() { 6, 8, 7, 10, 9 };
list.AddRange(list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 拼接两个列表 */
let list1 = [6, 8, 7, 10, 9]
list.append(contentsOf: list1) // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 拼接两个列表
var list1 = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
defer list1.deinit();
try list1.appendSlice(&[_]i32{ 6, 8, 7, 10, 9 });
try list.insertSlice(list.items.len, list1.items); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
```
**排序列表**。排序也是常用的方法之一，完成列表排序后，我们就可以使用在数组类算法题中经常考察的「二分查找」和「双指针」算法了。
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 排序列表 */
Collections.sort(list); // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 排序列表 */
sort(list.begin(), list.end()); // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "Python"
```python title="list.py"
""" 排序列表 """
list.sort() # 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 排序列表 */
sort.Ints(list) // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "JavaScript"
```javascript title="list.js"
/* 排序列表 */
list.sort((a, b) => a - b); // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "TypeScript"
```typescript title="list.ts"
/* 排序列表 */
list.sort((a, b) => a - b); // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "C"
```c title="list.c"
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 排序列表 */
list.Sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 排序列表 */
list.sort() // 排序后，列表元素从小到大排列
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 排序列表
std.sort.sort(i32, list.items, {}, comptime std.sort.asc(i32));
```
build
2023-02-24 18:45:27 +08:00
## 4.3.2. &nbsp; 列表简易实现 *
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
为了帮助加深对列表的理解，我们在此提供一个列表的简易版本的实现。需要关注三个核心点：
- **初始容量**：选取一个合理的数组的初始容量 `initialCapacity` 。在本示例中，我们选择 10 作为初始容量。
- **数量记录**：需要声明一个变量 `size` ，用来记录列表当前有多少个元素，并随着元素插入与删除实时更新。根据此变量，可以定位列表的尾部，以及判断是否需要扩容。
- **扩容机制**：插入元素有可能导致超出列表容量，此时需要扩容列表，方法是建立一个更大的数组来替换当前数组。需要给定一个扩容倍数 `extendRatio` ，在本示例中，我们规定每次将数组扩容至之前的 2 倍。
本示例是为了帮助读者对如何实现列表产生直观的认识。实际编程语言中，列表的实现远比以下代码复杂且标准，感兴趣的读者可以查阅源码学习。
=== "Java"
```java title="my_list.java"
/* 列表类简易实现 */
class MyList {
private int[] nums; // 数组（存储列表元素）
private int capacity = 10; // 列表容量
private int size = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
private int extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
public MyList() {
nums = new int[capacity];
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
public int size() {
return size;
}
/* 获取列表容量 */
public int capacity() {
return capacity;
}
/* 访问元素 */
public int get(int index) {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
return nums[index];
}
/* 更新元素 */
public void set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
nums[index] = num;
}
/* 尾部添加元素 */
public void add(int num) {
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size == capacity())
extendCapacity();
nums[size] = num;
// 更新元素数量
size++;
}
/* 中间插入元素 */
public void insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size == capacity())
extendCapacity();
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for (int j = size - 1; j >= index; j--) {
nums[j + 1] = nums[j];
}
nums[index] = num;
// 更新元素数量
size++;
}
/* 删除元素 */
public int remove(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
int num = nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
size--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
public void extendCapacity() {
// 新建一个长度为 size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
nums = Arrays.copyOf(nums, capacity() * extendRatio);
// 更新列表容量
capacity = nums.length;
}
/* 将列表转换为数组 */
public int[] toArray() {
int size = size();
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
int[] nums = new int[size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
nums[i] = get(i);
}
return nums;
}
}
```
=== "C++"
```cpp title="my_list.cpp"
/* 列表类简易实现 */
class MyList {
private:
int* nums; // 数组（存储列表元素）
int numsCapacity = 10; // 列表容量
int numsSize = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
int extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数
public:
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
MyList() {
nums = new int[numsCapacity];
}
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 析构方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
~MyList() {
delete[] nums;
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
int size() {
return numsSize;
}
/* 获取列表容量 */
int capacity() {
return numsCapacity;
}
/* 访问元素 */
int get(int index) {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
return nums[index];
}
/* 更新元素 */
void set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
nums[index] = num;
}
/* 尾部添加元素 */
void add(int num) {
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size() == capacity())
extendCapacity();
nums[size()] = num;
// 更新元素数量
numsSize++;
}
/* 中间插入元素 */
void insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (size() == capacity())
extendCapacity();
// 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
for (int j = size() - 1; j >= index; j--) {
nums[j + 1] = nums[j];
}
nums[index] = num;
// 更新元素数量
numsSize++;
}
/* 删除元素 */
int remove(int index) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
int num = nums[index];
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
numsSize--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
void extendCapacity() {
// 新建一个长度为 size * extendRatio 的数组，并将原数组拷贝到新数组
int newCapacity = capacity() * extendRatio;
int* tmp = nums;
nums = new int[newCapacity];
// 将原数组中的所有元素复制到新数组
for (int i = 0; i < size(); i++) {
nums[i] = tmp[i];
}
// 释放内存
delete[] tmp;
numsCapacity = newCapacity;
}
/* 将列表转换为 Vector 用于打印 */
vector<int> toVector() {
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
vector<int> vec(size());
for (int i = 0; i < size(); i++) {
vec[i] = nums[i];
}
return vec;
}
};
```
=== "Python"
```python title="my_list.py"
""" 列表类简易实现 """
class MyList:
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
""" 构造方法 """
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
def __init__(self):
self.__capacity = 10 # 列表容量
self.__nums = [0] * self.__capacity # 数组（存储列表元素）
self.__size = 0 # 列表长度（即当前元素数量）
self.__extend_ratio = 2 # 每次列表扩容的倍数
""" 获取列表长度（即当前元素数量） """
def size(self):
return self.__size
""" 获取列表容量 """
def capacity(self):
return self.__capacity
""" 访问元素 """
def get(self, index):
# 索引如果越界则抛出异常，下同
assert index >= 0 and index < self.__size, "索引越界"
return self.__nums[index]
""" 更新元素 """
def set(self, num, index):
assert index >= 0 and index < self.__size, "索引越界"
self.__nums[index] = num
""" 中间插入（尾部添加）元素 """
def add(self, num, index=-1):
assert index >= 0 and index < self.__size, "索引越界"
# 若不指定索引 index ，则向数组尾部添加元素
if index == -1:
index = self.__size
# 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if self.__size == self.capacity():
self.extend_capacity()
# 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
for j in range(self.__size - 1, index - 1, -1):
self.__nums[j + 1] = self.__nums[j]
self.__nums[index] = num
# 更新元素数量
self.__size += 1
""" 删除元素 """
def remove(self, index):
assert index >= 0 and index < self.__size, "索引越界"
num = self.nums[index]
# 索引 i 之后的元素都向前移动一位
for j in range(index, self.__size - 1):
self.__nums[j] = self.__nums[j + 1]
# 更新元素数量
self.__size -= 1
# 返回被删除元素
return num
""" 列表扩容 """
def extend_capacity(self):
# 新建一个长度为 self.__size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
self.__nums = self.__nums + [0] * self.capacity() * (self.__extend_ratio - 1)
# 更新列表容量
self.__capacity = len(self.__nums)
""" 返回有效长度的列表 """
def to_array(self):
return self.__nums[:self.__size]
```
=== "Go"
```go title="my_list.go"
/* 列表类简易实现 */
type myList struct {
numsCapacity int
nums []int
numsSize int
extendRatio int
}
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
func newMyList() *myList {
return &myList{
numsCapacity: 10, // 列表容量
nums: make([]int, 10), // 数组（存储列表元素）
numsSize: 0, // 列表长度（即当前元素数量）
extendRatio: 2, // 每次列表扩容的倍数
}
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量） */
func (l *myList) size() int {
return l.numsSize
}
/* 获取列表容量 */
func (l *myList) capacity() int {
return l.numsCapacity
}
/* 访问元素 */
func (l *myList) get(index int) int {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if index < 0 || index >= l.numsSize {
panic("索引越界")
}
return l.nums[index]
}
/* 更新元素 */
func (l *myList) set(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.numsSize {
panic("索引越界")
}
l.nums[index] = num
}
/* 尾部添加元素 */
func (l *myList) add(num int) {
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if l.numsSize == l.numsCapacity {
l.extendCapacity()
}
l.nums[l.numsSize] = num
// 更新元素数量
l.numsSize++
}
/* 中间插入元素 */
func (l *myList) insert(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.numsSize {
panic("索引越界")
}
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if l.numsSize == l.numsCapacity {
l.extendCapacity()
}
// 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
for j := l.numsSize - 1; j >= index; j-- {
l.nums[j+1] = l.nums[j]
}
l.nums[index] = num
// 更新元素数量
l.numsSize++
}
/* 删除元素 */
func (l *myList) remove(index int) int {
if index < 0 || index >= l.numsSize {
panic("索引越界")
}
num := l.nums[index]
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
for j := index; j < l.numsSize-1; j++ {
l.nums[j] = l.nums[j+1]
}
// 更新元素数量
l.numsSize--
// 返回被删除元素
return num
}
/* 列表扩容 */
func (l *myList) extendCapacity() {
// 新建一个长度为 self.__size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
l.nums = append(l.nums, make([]int, l.numsCapacity*(l.extendRatio-1))...)
// 更新列表容量
l.numsCapacity = len(l.nums)
}
build
2023-02-09 04:43:12 +08:00
/* 返回有效长度的列表 */
func (l *myList) toArray() []int {
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
return l.nums[:l.numsSize]
}
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
```
=== "JavaScript"
```javascript title="my_list.js"
/* 列表类简易实现 */
class MyList {
#nums = new Array(); // 数组（存储列表元素）
#capacity = 10; // 列表容量
#size = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
#extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
constructor() {
this.#nums = new Array(this.#capacity);
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
size() {
return this.#size;
}
/* 获取列表容量 */
capacity() {
return this.#capacity;
}
/* 访问元素 */
get(index) {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 || index >= this.#size)
throw new Error('索引越界');
return this.#nums[index];
}
/* 更新元素 */
set(index, num) {
if (index < 0 || index >= this.#size)
throw new Error('索引越界');
this.#nums[index] = num;
}
/* 尾部添加元素 */
add(num) {
// 如果长度等于容量，则需要扩容
if (this.#size === this.#capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 将新元素添加到列表尾部
this.#nums[this.#size] = num;
this.#size++;
}
/* 中间插入元素 */
insert(index, num) {
if (index < 0 || index >= this.#size)
throw new Error('索引越界');
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (this.#size === this.#capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for (let j = this.#size - 1; j >= index; j--) {
this.#nums[j + 1] = this.#nums[j];
}
// 更新元素数量
this.#nums[index] = num;
this.#size++;
}
/* 删除元素 */
remove(index) {
if (index < 0 || index >= this.#size)
throw new Error('索引越界');
let num = this.#nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for (let j = index; j < this.#size - 1; j++) {
this.#nums[j] = this.#nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
this.#size--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
extendCapacity() {
// 新建一个长度为 size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
this.#nums = this.#nums.concat(
new Array(this.capacity() * (this.#extendRatio - 1))
);
// 更新列表容量
this.#capacity = this.#nums.length;
}
build
2023-02-08 16:47:52 +08:00
/* 将列表转换为数组 */
toArray() {
let size = this.size();
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
const nums = new Array(size);
for (let i = 0; i < size; i++) {
nums[i] = this.get(i);
}
return nums;
}
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
```
=== "TypeScript"
```typescript title="my_list.ts"
/* 列表类简易实现 */
class MyList {
private nums: Array<number>; // 数组（存储列表元素）
private _capacity: number = 10; // 列表容量
private _size: number = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
private extendRatio: number = 2; // 每次列表扩容的倍数
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
constructor() {
this.nums = new Array(this._capacity);
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
public size(): number {
return this._size;
}
/* 获取列表容量 */
public capacity(): number {
return this._capacity;
}
/* 访问元素 */
public get(index: number): number {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 || index >= this._size)
throw new Error('索引越界');
return this.nums[index];
}
/* 更新元素 */
public set(index: number, num: number): void {
if (index < 0 || index >= this._size)
throw new Error('索引越界');
this.nums[index] = num;
}
/* 尾部添加元素 */
public add(num: number): void {
// 如果长度等于容量，则需要扩容
if (this._size === this._capacity)
this.extendCapacity();
// 将新元素添加到列表尾部
this.nums[this._size] = num;
this._size++;
}
/* 中间插入元素 */
public insert(index: number, num: number): void {
if (index < 0 || index >= this._size)
throw new Error('索引越界');
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (this._size === this._capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for (let j = this._size - 1; j >= index; j--) {
this.nums[j + 1] = this.nums[j];
}
// 更新元素数量
this.nums[index] = num;
this._size++;
}
/* 删除元素 */
public remove(index: number): number {
if (index < 0 || index >= this._size)
throw new Error('索引越界');
let num = this.nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for (let j = index; j < this._size - 1; j++) {
this.nums[j] = this.nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
this._size--;
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
public extendCapacity(): void {
// 新建一个长度为 size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
this.nums = this.nums.concat(
new Array(this.capacity() * (this.extendRatio - 1))
);
// 更新列表容量
this._capacity = this.nums.length;
}
build
2023-02-08 16:47:52 +08:00
/* 将列表转换为数组 */
public toArray(): number[] {
let size = this.size();
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
let nums = new Array(size);
for (let i = 0; i < size; i++) {
nums[i] = this.get(i);
}
return nums;
}
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
```
=== "C"
```c title="my_list.c"
build
2023-02-11 18:21:44 +08:00
[class]{myList}-[func]{}
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
```
=== "C#"
```csharp title="my_list.cs"
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
/* 列表类简易实现 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
class MyList
{
private int[] nums; // 数组（存储列表元素）
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
private int numsCapacity = 10; // 列表容量
private int numsSize = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
private int extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
public MyList()
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
nums = new int[numsCapacity];
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public int size()
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
return numsSize;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
/* 获取列表容量 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public int capacity()
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
return numsCapacity;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
/* 访问元素 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public int get(int index)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
// 索引如果越界则抛出异常，下同
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (index < 0 || index >= numsSize)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
return nums[index];
}
/* 更新元素 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public void set(int index, int num)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (index < 0 || index >= numsSize)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
nums[index] = num;
}
/* 尾部添加元素 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public void add(int num)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (numsSize == numsCapacity)
extendCapacity();
nums[numsSize] = num;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
// 更新元素数量
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
numsSize++;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
/* 中间插入元素 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public void insert(int index, int num)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (index < 0 || index >= numsSize)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (numsSize == numsCapacity)
extendCapacity();
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
for (int j = numsSize - 1; j >= index; j--)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
nums[j + 1] = nums[j];
}
nums[index] = num;
// 更新元素数量
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
numsSize++;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
/* 删除元素 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public int remove(int index)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
if (index < 0 || index >= numsSize)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
int num = nums[index];
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
for (int j = index; j < numsSize - 1; j++)
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
nums[j] = nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
numsSize--;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
// 返回被删除元素
return num;
}
/* 列表扩容 */
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
public void extendCapacity()
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
{
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
// 新建一个长度为 numsCapacity * extendRatio 的数组，并将原数组拷贝到新数组
System.Array.Resize(ref nums, numsCapacity * extendRatio);
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
// 更新列表容量
build
2023-02-08 22:16:25 +08:00
numsCapacity = nums.Length;
}
/* 将列表转换为数组 */
public int[] toArray()
{
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
int[] nums = new int[numsSize];
for (int i = 0; i < numsSize; i++)
{
nums[i] = get(i);
}
return nums;
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
}
```
=== "Swift"
```swift title="my_list.swift"
/* 列表类简易实现 */
class MyList {
private var nums: [Int] // 数组（存储列表元素）
private var _capacity = 10 // 列表容量
private var _size = 0 // 列表长度（即当前元素数量）
private let extendRatio = 2 // 每次列表扩容的倍数
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
/* 构造方法 */
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
init() {
nums = Array(repeating: 0, count: _capacity)
}
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
func size() -> Int {
_size
}
/* 获取列表容量 */
func capacity() -> Int {
_capacity
}
/* 访问元素 */
func get(index: Int) -> Int {
// 索引如果越界则抛出错误，下同
if index < 0 || index >= _size {
fatalError("索引越界")
}
return nums[index]
}
/* 更新元素 */
func set(index: Int, num: Int) {
if index < 0 || index >= _size {
fatalError("索引越界")
}
nums[index] = num
}
/* 尾部添加元素 */
func add(num: Int) {
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if _size == _capacity {
extendCapacity()
}
nums[_size] = num
// 更新元素数量
_size += 1
}
/* 中间插入元素 */
func insert(index: Int, num: Int) {
if index < 0 || index >= _size {
fatalError("索引越界")
}
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if _size == _capacity {
extendCapacity()
}
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
for j in sequence(first: _size - 1, next: { $0 >= index + 1 ? $0 - 1 : nil }) {
nums[j + 1] = nums[j]
}
nums[index] = num
// 更新元素数量
_size += 1
}
/* 删除元素 */
@discardableResult
func remove(index: Int) -> Int {
if index < 0 || index >= _size {
fatalError("索引越界")
}
let num = nums[index]
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
for j in index ..< (_size - 1) {
nums[j] = nums[j + 1]
}
// 更新元素数量
_size -= 1
// 返回被删除元素
return num
}
/* 列表扩容 */
func extendCapacity() {
// 新建一个长度为 size 的数组，并将原数组拷贝到新数组
nums = nums + Array(repeating: 0, count: _capacity * (extendRatio - 1))
// 更新列表容量
_capacity = nums.count
}
build
2023-02-08 20:30:14 +08:00
/* 将列表转换为数组 */
func toArray() -> [Int] {
var nums = Array(repeating: 0, count: _size)
for i in 0 ..< _size {
nums[i] = get(index: i)
}
return nums
}
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
}
```
=== "Zig"
```zig title="my_list.zig"
// 列表类简易实现
build
2023-02-09 22:55:29 +08:00
fn MyList(comptime T: type) type {
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
return struct {
const Self = @This();
nums: []T = undefined, // 数组（存储列表元素）
numsCapacity: usize = 10, // 列表容量
numSize: usize = 0, // 列表长度（即当前元素数量）
extendRatio: usize = 2, // 每次列表扩容的倍数
mem_arena: ?std.heap.ArenaAllocator = null,
mem_allocator: std.mem.Allocator = undefined, // 内存分配器
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
// 构造方法（分配内存+初始化列表）
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
pub fn init(self: *Self, allocator: std.mem.Allocator) !void {
if (self.mem_arena == null) {
self.mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(allocator);
self.mem_allocator = self.mem_arena.?.allocator();
}
self.nums = try self.mem_allocator.alloc(T, self.numsCapacity);
std.mem.set(T, self.nums, @as(T, 0));
}
build
2023-02-10 01:03:37 +08:00
// 析构方法（释放内存）
First commit
2023-02-08 15:20:18 +08:00
pub fn deinit(self: *Self) void {
if (self.mem_arena == null) return;
self.mem_arena.?.deinit();
}
// 获取列表长度（即当前元素数量）
pub fn size(self: *Self) usize {
return self.numSize;
}
// 获取列表容量
pub fn capacity(self: *Self) usize {
return self.numsCapacity;
}
// 访问元素
pub fn get(self: *Self, index: usize) T {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
return self.nums[index];
}
// 更新元素
pub fn set(self: *Self, index: usize, num: T) void {
// 索引如果越界则抛出异常，下同
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
self.nums[index] = num;
}
// 尾部添加元素
pub fn add(self: *Self, num: T) !void {
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
self.nums[self.size()] = num;
// 更新元素数量
self.numSize += 1;
}
// 中间插入元素
pub fn insert(self: *Self, index: usize, num: T) !void {
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
// 索引 i 以及之后的元素都向后移动一位
var j = self.size() - 1;
while (j >= index) : (j -= 1) {
self.nums[j + 1] = self.nums[j];
}
self.nums[index] = num;
// 更新元素数量
self.numSize += 1;
}
// 删除元素
pub fn remove(self: *Self, index: usize) T {
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
var num = self.nums[index];
// 索引 i 之后的元素都向前移动一位
var j = index;
while (j < self.size() - 1) : (j += 1) {
self.nums[j] = self.nums[j + 1];
}
// 更新元素数量
self.numSize -= 1;
// 返回被删除元素
return num;
}
// 列表扩容
pub fn extendCapacity(self: *Self) !void {
// 新建一个长度为 size * extendRatio 的数组，并将原数组拷贝到新数组
var newCapacity = self.capacity() * self.extendRatio;
var extend = try self.mem_allocator.alloc(T, newCapacity);
std.mem.set(T, extend, @as(T, 0));
// 将原数组中的所有元素复制到新数组
std.mem.copy(T, extend, self.nums);
self.nums = extend;
// 更新列表容量
self.numsCapacity = newCapacity;
}
// 将列表转换为数组
pub fn toArray(self: *Self) ![]T {
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
var nums = try self.mem_allocator.alloc(T, self.size());
std.mem.set(T, nums, @as(T, 0));
for (nums) |*num, i| {
num.* = self.get(i);
}
return nums;
}
};
}
```
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