mirror of
https://github.com/krahets/hello-algo.git
synced 2024-12-26 23:06:31 +08:00
88 KiB
Executable file
88 KiB
Executable file
| comments |
|---|
| true |
4.3 串列
串列（list）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。
- 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。
- 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。
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。
為解決此問題，我們可以使用動態陣列（dynamic array）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。
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。
4.3.1 串列常用操作
1. 初始化串列
我們通常使用“無初始值”和“有初始值”這兩種初始化方法：
=== "Python"
```python title="list.py"
# 初始化串列
# 無初始值
nums1: list[int] = []
# 有初始值
nums: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 初始化串列 */
// 需注意，C++ 中 vector 即是本文描述的 nums
// 無初始值
vector<int> nums1;
// 有初始值
vector<int> nums = { 1, 3, 2, 5, 4 };
```
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>();
// 有初始值（注意陣列的元素型別需為 int[] 的包裝類別 Integer[]）
Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
List<Integer> nums = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
List<int> nums1 = [];
// 有初始值
int[] numbers = [1, 3, 2, 5, 4];
List<int> nums = [.. numbers];
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
nums1 := []int{}
// 有初始值
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
let nums1: [Int] = []
// 有初始值
var nums = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "JS"
```javascript title="list.js"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
const nums1 = [];
// 有初始值
const nums = [1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "TS"
```typescript title="list.ts"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
const nums1: number[] = [];
// 有初始值
const nums: number[] = [1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "Dart"
```dart title="list.dart"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
List<int> nums1 = [];
// 有初始值
List<int> nums = [1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "Rust"
```rust title="list.rs"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
let nums1: Vec<i32> = Vec::new();
// 有初始值
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
```
=== "C"
```c title="list.c"
// C 未提供內建動態陣列
```
=== "Kotlin"
```kotlin title="list.kt"
/* 初始化串列 */
// 無初始值
var nums1 = listOf<Int>()
// 有初始值
var numbers = arrayOf(1, 3, 2, 5, 4)
var nums = numbers.toMutableList()
```
=== "Ruby"
```ruby title="list.rb"
# 初始化串列
# 無初始值
nums1 = []
# 有初始值
nums = [1, 3, 2, 5, 4]
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 初始化串列
var nums = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
defer nums.deinit();
try nums.appendSlice(&[_]i32{ 1, 3, 2, 5, 4 });
```
??? pythontutor "視覺化執行"
<div style="height: 315px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20%23%20%E7%84%A1%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%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20%23%20%E7%84%A1%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%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=4&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
2. 訪問元素
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。
=== "Python"
```python title="list.py"
# 訪問元素
num: int = nums[1] # 訪問索引 1 處的元素
# 更新元素
nums[1] = 0 # 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 訪問元素 */
int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Java"
```java title="list.java"
/* 訪問元素 */
int num = nums.get(1); // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums.set(1, 0); // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "C#"
```csharp title="list.cs"
/* 訪問元素 */
int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Go"
```go title="list_test.go"
/* 訪問元素 */
num := nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Swift"
```swift title="list.swift"
/* 訪問元素 */
let num = nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "JS"
```javascript title="list.js"
/* 訪問元素 */
const num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "TS"
```typescript title="list.ts"
/* 訪問元素 */
const num: number = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Dart"
```dart title="list.dart"
/* 訪問元素 */
int num = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Rust"
```rust title="list.rs"
/* 訪問元素 */
let num: i32 = nums[1]; // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "C"
```c title="list.c"
// C 未提供內建動態陣列
```
=== "Kotlin"
```kotlin title="list.kt"
/* 訪問元素 */
val num = nums[1] // 訪問索引 1 處的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0 // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Ruby"
```ruby title="list.rb"
# 訪問元素
num = nums[1] # 訪問索引 1 處的元素
# 更新元素
nums[1] = 0 # 將索引 1 處的元素更新為 0
```
=== "Zig"
```zig title="list.zig"
// 訪問元素
var num = nums.items[1]; // 訪問索引 1 處的元素
// 更新元素
nums.items[1] = 0; // 將索引 1 處的元素更新為 0
```
??? pythontutor "視覺化執行"
<div style="height: 369px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20num%20%3D%20nums%5B1%5D%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E8%99%95%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%87%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E8%99%95%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%9B%B4%E6%96%B0%E7%82%BA%200&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20num%20%3D%20nums%5B1%5D%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E8%99%95%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%87%E7%B4%A2%E5%BC%95%201%20%E8%99%95%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%9B%B4%E6%96%B0%E7%82%BA%200&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
3. 插入與刪除元素
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) 。
=== "Python"
```python title="list.py"
# 清空串列
nums.clear()
# 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(3, 6) # 在索引 3 處插入數字 6
# 刪除元素
nums.pop(3) # 刪除索引 3 處的元素
```
=== "C++"
```cpp title="list.cpp"
/* 清空串列 */
nums.clear();
/* 在尾部新增元素 */
nums.push_back(1);
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); // 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
```
=== "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); // 在索引 3 處插入數字 6
/* 刪除元素 */
nums.splice(3, 1); // 刪除索引 3 處的元素
```
=== "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); // 在索引 3 處插入數字 6
/* 刪除元素 */
nums.splice(3, 1); // 刪除索引 3 處的元素
```
=== "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"
<div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%B8%85%E7%A9%BA%E4%B8%B2%E5%88%97%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%96%B0%E5%A2%9E%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%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.insert%283%2C%206%29%20%20%23%20%E5%9C%A8%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E8%99%95%E6%8F%92%E5%85%A5%E6%95%B8%E5%AD%97%206%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%AA%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%AA%E9%99%A4%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E8%99%95%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%B8%85%E7%A9%BA%E4%B8%B2%E5%88%97%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%96%B0%E5%A2%9E%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%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.insert%283%2C%206%29%20%20%23%20%E5%9C%A8%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E8%99%95%E6%8F%92%E5%85%A5%E6%95%B8%E5%AD%97%206%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%AA%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%AA%E9%99%A4%E7%B4%A2%E5%BC%95%203%20%E8%99%95%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
4. 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"
<div style="height: 423px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E9%80%8F%E9%81%8E%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B5%B0%E8%A8%AA%E4%B8%B2%E5%88%97%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%E8%B5%B0%E8%A8%AA%E4%B8%B2%E5%88%97%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&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E9%80%8F%E9%81%8E%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B5%B0%E8%A8%AA%E4%B8%B2%E5%88%97%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%E8%B5%B0%E8%A8%AA%E4%B8%B2%E5%88%97%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&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
5. 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"
<div style="height: 333px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E5%85%A9%E5%80%8B%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums1%20%3D%20%5B6%2C%208%2C%207%2C%2010%2C%209%5D%0A%20%20%20%20nums%20%2B%3D%20nums1%20%20%23%20%E5%B0%87%E4%B8%B2%E5%88%97%20nums1%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E5%88%B0%20nums%20%E4%B9%8B%E5%BE%8C&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E5%85%A9%E5%80%8B%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums1%20%3D%20%5B6%2C%208%2C%207%2C%2010%2C%209%5D%0A%20%20%20%20nums%20%2B%3D%20nums1%20%20%23%20%E5%B0%87%E4%B8%B2%E5%88%97%20nums1%20%E6%8B%BC%E6%8E%A5%E5%88%B0%20nums%20%E4%B9%8B%E5%BE%8C&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
6. 排序串列
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"
<div style="height: 315px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums.sort%28%29%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%BE%8C%EF%BC%8C%E4%B8%B2%E5%88%97%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%BE%9E%E5%B0%8F%E5%88%B0%E5%A4%A7%E6%8E%92%E5%88%97&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20%5B1%2C%203%2C%202%2C%205%2C%204%5D%0A%20%20%20%20%0A%20%20%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums.sort%28%29%20%20%23%20%E6%8E%92%E5%BA%8F%E5%BE%8C%EF%BC%8C%E4%B8%B2%E5%88%97%E5%85%83%E7%B4%A0%E5%BE%9E%E5%B0%8F%E5%88%B0%E5%A4%A7%E6%8E%92%E5%88%97&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>
4.3.2 串列實現
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。
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。
- 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。
- 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。 - 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。
=== "Python"
```python title="my_list.py"
class MyList:
"""串列類別"""
def __init__(self):
"""建構子"""
self._capacity: int = 10 # 串列容量
self._arr: list[int] = [0] * self._capacity # 陣列（儲存串列元素）
self._size: int = 0 # 串列長度（當前元素數量）
self._extend_ratio: int = 2 # 每次串列擴容的倍數
def size(self) -> int:
"""獲取串列長度（當前元素數量）"""
return self._size
def capacity(self) -> int:
"""獲取串列容量"""
return self._capacity
def get(self, index: int) -> int:
"""訪問元素"""
# 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if index < 0 or index >= self._size:
raise IndexError("索引越界")
return self._arr[index]
def set(self, num: int, index: int):
"""更新元素"""
if index < 0 or index >= self._size:
raise IndexError("索引越界")
self._arr[index] = num
def add(self, num: int):
"""在尾部新增元素"""
# 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if self.size() == self.capacity():
self.extend_capacity()
self._arr[self._size] = num
self._size += 1
def insert(self, num: int, index: int):
"""在中間插入元素"""
if index < 0 or index >= self._size:
raise IndexError("索引越界")
# 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if self._size == self.capacity():
self.extend_capacity()
# 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for j in range(self._size - 1, index - 1, -1):
self._arr[j + 1] = self._arr[j]
self._arr[index] = num
# 更新元素數量
self._size += 1
def remove(self, index: int) -> int:
"""刪除元素"""
if index < 0 or index >= self._size:
raise IndexError("索引越界")
num = self._arr[index]
# 將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for j in range(index, self._size - 1):
self._arr[j] = self._arr[j + 1]
# 更新元素數量
self._size -= 1
# 返回被刪除的元素
return num
def extend_capacity(self):
"""串列擴容"""
# 新建一個長度為原陣列 _extend_ratio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
self._arr = self._arr + [0] * self.capacity() * (self._extend_ratio - 1)
# 更新串列容量
self._capacity = len(self._arr)
def to_array(self) -> list[int]:
"""返回有效長度的串列"""
return self._arr[: self._size]
```
=== "C++"
```cpp title="my_list.cpp"
/* 串列類別 */
class MyList {
private:
int *arr; // 陣列（儲存串列元素）
int arrCapacity = 10; // 串列容量
int arrSize = 0; // 串列長度（當前元素數量）
int extendRatio = 2; // 每次串列擴容的倍數
public:
/* 建構子 */
MyList() {
arr = new int[arrCapacity];
}
/* 析構方法 */
~MyList() {
delete[] arr;
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
int size() {
return arrSize;
}
/* 獲取串列容量 */
int capacity() {
return arrCapacity;
}
/* 訪問元素 */
int get(int index) {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
return arr[index];
}
/* 更新元素 */
void set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
void add(int num) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size() == capacity())
extendCapacity();
arr[size()] = num;
// 更新元素數量
arrSize++;
}
/* 在中間插入元素 */
void insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size() == capacity())
extendCapacity();
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (int j = size() - 1; j >= index; j--) {
arr[j + 1] = arr[j];
}
arr[index] = num;
// 更新元素數量
arrSize++;
}
/* 刪除元素 */
int remove(int index) {
if (index < 0 || index >= size())
throw out_of_range("索引越界");
int num = arr[index];
// 將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
arr[j] = arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
arrSize--;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
void extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列
int newCapacity = capacity() * extendRatio;
int *tmp = arr;
arr = new int[newCapacity];
// 將原陣列中的所有元素複製到新陣列
for (int i = 0; i < size(); i++) {
arr[i] = tmp[i];
}
// 釋放記憶體
delete[] tmp;
arrCapacity = newCapacity;
}
/* 將串列轉換為 Vector 用於列印 */
vector<int> toVector() {
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
vector<int> vec(size());
for (int i = 0; i < size(); i++) {
vec[i] = arr[i];
}
return vec;
}
};
```
=== "Java"
```java title="my_list.java"
/* 串列類別 */
class MyList {
private int[] arr; // 陣列（儲存串列元素）
private int capacity = 10; // 串列容量
private int size = 0; // 串列長度（當前元素數量）
private int extendRatio = 2; // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
public MyList() {
arr = new int[capacity];
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量） */
public int size() {
return size;
}
/* 獲取串列容量 */
public int capacity() {
return capacity;
}
/* 訪問元素 */
public int get(int index) {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
return arr[index];
}
/* 更新元素 */
public void set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
public void add(int num) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size == capacity())
extendCapacity();
arr[size] = num;
// 更新元素數量
size++;
}
/* 在中間插入元素 */
public void insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size == capacity())
extendCapacity();
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (int j = size - 1; j >= index; j--) {
arr[j + 1] = arr[j];
}
arr[index] = num;
// 更新元素數量
size++;
}
/* 刪除元素 */
public int remove(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
int num = arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (int j = index; j < size - 1; j++) {
arr[j] = arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
size--;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
public void extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
arr = Arrays.copyOf(arr, capacity() * extendRatio);
// 更新串列容量
capacity = arr.length;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
public int[] toArray() {
int size = size();
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
int[] arr = new int[size];
for (int i = 0; i < size; i++) {
arr[i] = get(i);
}
return arr;
}
}
```
=== "C#"
```csharp title="my_list.cs"
/* 串列類別 */
class MyList {
private int[] arr; // 陣列（儲存串列元素）
private int arrCapacity = 10; // 串列容量
private int arrSize = 0; // 串列長度（當前元素數量）
private readonly int extendRatio = 2; // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
public MyList() {
arr = new int[arrCapacity];
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
public int Size() {
return arrSize;
}
/* 獲取串列容量 */
public int Capacity() {
return arrCapacity;
}
/* 訪問元素 */
public int Get(int index) {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
return arr[index];
}
/* 更新元素 */
public void Set(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
public void Add(int num) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (arrSize == arrCapacity)
ExtendCapacity();
arr[arrSize] = num;
// 更新元素數量
arrSize++;
}
/* 在中間插入元素 */
public void Insert(int index, int num) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (arrSize == arrCapacity)
ExtendCapacity();
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (int j = arrSize - 1; j >= index; j--) {
arr[j + 1] = arr[j];
}
arr[index] = num;
// 更新元素數量
arrSize++;
}
/* 刪除元素 */
public int Remove(int index) {
if (index < 0 || index >= arrSize)
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
int num = arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (int j = index; j < arrSize - 1; j++) {
arr[j] = arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
arrSize--;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
public void ExtendCapacity() {
// 新建一個長度為 arrCapacity * extendRatio 的陣列，並將原陣列複製到新陣列
Array.Resize(ref arr, arrCapacity * extendRatio);
// 更新串列容量
arrCapacity = arr.Length;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
public int[] ToArray() {
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
int[] arr = new int[arrSize];
for (int i = 0; i < arrSize; i++) {
arr[i] = Get(i);
}
return arr;
}
}
```
=== "Go"
```go title="my_list.go"
/* 串列類別 */
type myList struct {
arrCapacity int
arr []int
arrSize int
extendRatio int
}
/* 建構子 */
func newMyList() *myList {
return &myList{
arrCapacity: 10, // 串列容量
arr: make([]int, 10), // 陣列（儲存串列元素）
arrSize: 0, // 串列長度（當前元素數量）
extendRatio: 2, // 每次串列擴容的倍數
}
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量） */
func (l *myList) size() int {
return l.arrSize
}
/* 獲取串列容量 */
func (l *myList) capacity() int {
return l.arrCapacity
}
/* 訪問元素 */
func (l *myList) get(index int) int {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("索引越界")
}
return l.arr[index]
}
/* 更新元素 */
func (l *myList) set(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("索引越界")
}
l.arr[index] = num
}
/* 在尾部新增元素 */
func (l *myList) add(num int) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
l.arr[l.arrSize] = num
// 更新元素數量
l.arrSize++
}
/* 在中間插入元素 */
func (l *myList) insert(num, index int) {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("索引越界")
}
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if l.arrSize == l.arrCapacity {
l.extendCapacity()
}
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for j := l.arrSize - 1; j >= index; j-- {
l.arr[j+1] = l.arr[j]
}
l.arr[index] = num
// 更新元素數量
l.arrSize++
}
/* 刪除元素 */
func (l *myList) remove(index int) int {
if index < 0 || index >= l.arrSize {
panic("索引越界")
}
num := l.arr[index]
// 將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for j := index; j < l.arrSize-1; j++ {
l.arr[j] = l.arr[j+1]
}
// 更新元素數量
l.arrSize--
// 返回被刪除的元素
return num
}
/* 串列擴容 */
func (l *myList) extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
l.arr = append(l.arr, make([]int, l.arrCapacity*(l.extendRatio-1))...)
// 更新串列容量
l.arrCapacity = len(l.arr)
}
/* 返回有效長度的串列 */
func (l *myList) toArray() []int {
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
return l.arr[:l.arrSize]
}
```
=== "Swift"
```swift title="my_list.swift"
/* 串列類別 */
class MyList {
private var arr: [Int] // 陣列（儲存串列元素）
private var _capacity: Int // 串列容量
private var _size: Int // 串列長度（當前元素數量）
private let extendRatio: Int // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
init() {
_capacity = 10
_size = 0
extendRatio = 2
arr = Array(repeating: 0, count: _capacity)
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
func size() -> Int {
_size
}
/* 獲取串列容量 */
func capacity() -> Int {
_capacity
}
/* 訪問元素 */
func get(index: Int) -> Int {
// 索引如果越界則丟擲錯誤，下同
if index < 0 || index >= size() {
fatalError("索引越界")
}
return arr[index]
}
/* 更新元素 */
func set(index: Int, num: Int) {
if index < 0 || index >= size() {
fatalError("索引越界")
}
arr[index] = num
}
/* 在尾部新增元素 */
func add(num: Int) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if size() == capacity() {
extendCapacity()
}
arr[size()] = num
// 更新元素數量
_size += 1
}
/* 在中間插入元素 */
func insert(index: Int, num: Int) {
if index < 0 || index >= size() {
fatalError("索引越界")
}
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if size() == capacity() {
extendCapacity()
}
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for j in (index ..< size()).reversed() {
arr[j + 1] = arr[j]
}
arr[index] = num
// 更新元素數量
_size += 1
}
/* 刪除元素 */
@discardableResult
func remove(index: Int) -> Int {
if index < 0 || index >= size() {
fatalError("索引越界")
}
let num = arr[index]
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for j in index ..< (size() - 1) {
arr[j] = arr[j + 1]
}
// 更新元素數量
_size -= 1
// 返回被刪除的元素
return num
}
/* 串列擴容 */
func extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
arr = arr + Array(repeating: 0, count: capacity() * (extendRatio - 1))
// 更新串列容量
_capacity = arr.count
}
/* 將串列轉換為陣列 */
func toArray() -> [Int] {
Array(arr.prefix(size()))
}
}
```
=== "JS"
```javascript title="my_list.js"
/* 串列類別 */
class MyList {
#arr = new Array(); // 陣列（儲存串列元素）
#capacity = 10; // 串列容量
#size = 0; // 串列長度（當前元素數量）
#extendRatio = 2; // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
constructor() {
this.#arr = new Array(this.#capacity);
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
size() {
return this.#size;
}
/* 獲取串列容量 */
capacity() {
return this.#capacity;
}
/* 訪問元素 */
get(index) {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
return this.#arr[index];
}
/* 更新元素 */
set(index, num) {
if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
this.#arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
add(num) {
// 如果長度等於容量，則需要擴容
if (this.#size === this.#capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 將新元素新增到串列尾部
this.#arr[this.#size] = num;
this.#size++;
}
/* 在中間插入元素 */
insert(index, num) {
if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (this.#size === this.#capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (let j = this.#size - 1; j >= index; j--) {
this.#arr[j + 1] = this.#arr[j];
}
// 更新元素數量
this.#arr[index] = num;
this.#size++;
}
/* 刪除元素 */
remove(index) {
if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
let num = this.#arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (let j = index; j < this.#size - 1; j++) {
this.#arr[j] = this.#arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
this.#size--;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
this.#arr = this.#arr.concat(
new Array(this.capacity() * (this.#extendRatio - 1))
);
// 更新串列容量
this.#capacity = this.#arr.length;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
toArray() {
let size = this.size();
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
const arr = new Array(size);
for (let i = 0; i < size; i++) {
arr[i] = this.get(i);
}
return arr;
}
}
```
=== "TS"
```typescript title="my_list.ts"
/* 串列類別 */
class MyList {
private arr: Array<number>; // 陣列（儲存串列元素）
private _capacity: number = 10; // 串列容量
private _size: number = 0; // 串列長度（當前元素數量）
private extendRatio: number = 2; // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
constructor() {
this.arr = new Array(this._capacity);
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
public size(): number {
return this._size;
}
/* 獲取串列容量 */
public capacity(): number {
return this._capacity;
}
/* 訪問元素 */
public get(index: number): number {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
return this.arr[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.arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
public add(num: number): void {
// 如果長度等於容量，則需要擴容
if (this._size === this._capacity) this.extendCapacity();
// 將新元素新增到串列尾部
this.arr[this._size] = num;
this._size++;
}
/* 在中間插入元素 */
public insert(index: number, num: number): void {
if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (this._size === this._capacity) {
this.extendCapacity();
}
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (let j = this._size - 1; j >= index; j--) {
this.arr[j + 1] = this.arr[j];
}
// 更新元素數量
this.arr[index] = num;
this._size++;
}
/* 刪除元素 */
public remove(index: number): number {
if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
let num = this.arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (let j = index; j < this._size - 1; j++) {
this.arr[j] = this.arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
this._size--;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
public extendCapacity(): void {
// 新建一個長度為 size 的陣列，並將原陣列複製到新陣列
this.arr = this.arr.concat(
new Array(this.capacity() * (this.extendRatio - 1))
);
// 更新串列容量
this._capacity = this.arr.length;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
public toArray(): number[] {
let size = this.size();
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
const arr = new Array(size);
for (let i = 0; i < size; i++) {
arr[i] = this.get(i);
}
return arr;
}
}
```
=== "Dart"
```dart title="my_list.dart"
/* 串列類別 */
class MyList {
late List<int> _arr; // 陣列（儲存串列元素）
int _capacity = 10; // 串列容量
int _size = 0; // 串列長度（當前元素數量）
int _extendRatio = 2; // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
MyList() {
_arr = List.filled(_capacity, 0);
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
int size() => _size;
/* 獲取串列容量 */
int capacity() => _capacity;
/* 訪問元素 */
int get(int index) {
if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
return _arr[index];
}
/* 更新元素 */
void set(int index, int _num) {
if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
_arr[index] = _num;
}
/* 在尾部新增元素 */
void add(int _num) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (_size == _capacity) extendCapacity();
_arr[_size] = _num;
// 更新元素數量
_size++;
}
/* 在中間插入元素 */
void insert(int index, int _num) {
if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (_size == _capacity) extendCapacity();
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (var j = _size - 1; j >= index; j--) {
_arr[j + 1] = _arr[j];
}
_arr[index] = _num;
// 更新元素數量
_size++;
}
/* 刪除元素 */
int remove(int index) {
if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
int _num = _arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (var j = index; j < _size - 1; j++) {
_arr[j] = _arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
_size--;
// 返回被刪除的元素
return _num;
}
/* 串列擴容 */
void extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 _extendRatio 倍的新陣列
final _newNums = List.filled(_capacity * _extendRatio, 0);
// 將原陣列複製到新陣列
List.copyRange(_newNums, 0, _arr);
// 更新 _arr 的引用
_arr = _newNums;
// 更新串列容量
_capacity = _arr.length;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
List<int> toArray() {
List<int> arr = [];
for (var i = 0; i < _size; i++) {
arr.add(get(i));
}
return arr;
}
}
```
=== "Rust"
```rust title="my_list.rs"
/* 串列類別 */
#[allow(dead_code)]
struct MyList {
arr: Vec<i32>, // 陣列（儲存串列元素）
capacity: usize, // 串列容量
size: usize, // 串列長度（當前元素數量）
extend_ratio: usize, // 每次串列擴容的倍數
}
#[allow(unused, unused_comparisons)]
impl MyList {
/* 建構子 */
pub fn new(capacity: usize) -> Self {
let mut vec = Vec::new();
vec.resize(capacity, 0);
Self {
arr: vec,
capacity,
size: 0,
extend_ratio: 2,
}
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量）*/
pub fn size(&self) -> usize {
return self.size;
}
/* 獲取串列容量 */
pub fn capacity(&self) -> usize {
return self.capacity;
}
/* 訪問元素 */
pub fn get(&self, index: usize) -> i32 {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if index >= self.size {
panic!("索引越界")
};
return self.arr[index];
}
/* 更新元素 */
pub fn set(&mut self, index: usize, num: i32) {
if index >= self.size {
panic!("索引越界")
};
self.arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
pub fn add(&mut self, num: i32) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if self.size == self.capacity() {
self.extend_capacity();
}
self.arr[self.size] = num;
// 更新元素數量
self.size += 1;
}
/* 在中間插入元素 */
pub fn insert(&mut self, index: usize, num: i32) {
if index >= self.size() {
panic!("索引越界")
};
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if self.size == self.capacity() {
self.extend_capacity();
}
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for j in (index..self.size).rev() {
self.arr[j + 1] = self.arr[j];
}
self.arr[index] = num;
// 更新元素數量
self.size += 1;
}
/* 刪除元素 */
pub fn remove(&mut self, index: usize) -> i32 {
if index >= self.size() {
panic!("索引越界")
};
let num = self.arr[index];
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for j in (index..self.size - 1) {
self.arr[j] = self.arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
self.size -= 1;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
/* 串列擴容 */
pub fn extend_capacity(&mut self) {
// 新建一個長度為原陣列 extend_ratio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
let new_capacity = self.capacity * self.extend_ratio;
self.arr.resize(new_capacity, 0);
// 更新串列容量
self.capacity = new_capacity;
}
/* 將串列轉換為陣列 */
pub fn to_array(&mut self) -> Vec<i32> {
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
let mut arr = Vec::new();
for i in 0..self.size {
arr.push(self.get(i));
}
arr
}
}
```
=== "C"
```c title="my_list.c"
/* 串列類別 */
typedef struct {
int *arr; // 陣列（儲存串列元素）
int capacity; // 串列容量
int size; // 串列大小
int extendRatio; // 串列每次擴容的倍數
} MyList;
/* 建構子 */
MyList *newMyList() {
MyList *nums = malloc(sizeof(MyList));
nums->capacity = 10;
nums->arr = malloc(sizeof(int) * nums->capacity);
nums->size = 0;
nums->extendRatio = 2;
return nums;
}
/* 析構函式 */
void delMyList(MyList *nums) {
free(nums->arr);
free(nums);
}
/* 獲取串列長度 */
int size(MyList *nums) {
return nums->size;
}
/* 獲取串列容量 */
int capacity(MyList *nums) {
return nums->capacity;
}
/* 訪問元素 */
int get(MyList *nums, int index) {
assert(index >= 0 && index < nums->size);
return nums->arr[index];
}
/* 更新元素 */
void set(MyList *nums, int index, int num) {
assert(index >= 0 && index < nums->size);
nums->arr[index] = num;
}
/* 在尾部新增元素 */
void add(MyList *nums, int num) {
if (size(nums) == capacity(nums)) {
extendCapacity(nums); // 擴容
}
nums->arr[size(nums)] = num;
nums->size++;
}
/* 在中間插入元素 */
void insert(MyList *nums, int index, int num) {
assert(index >= 0 && index < size(nums));
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size(nums) == capacity(nums)) {
extendCapacity(nums); // 擴容
}
for (int i = size(nums); i > index; --i) {
nums->arr[i] = nums->arr[i - 1];
}
nums->arr[index] = num;
nums->size++;
}
/* 刪除元素 */
// 注意：stdio.h 佔用了 remove 關鍵詞
int removeItem(MyList *nums, int index) {
assert(index >= 0 && index < size(nums));
int num = nums->arr[index];
for (int i = index; i < size(nums) - 1; i++) {
nums->arr[i] = nums->arr[i + 1];
}
nums->size--;
return num;
}
/* 串列擴容 */
void extendCapacity(MyList *nums) {
// 先分配空間
int newCapacity = capacity(nums) * nums->extendRatio;
int *extend = (int *)malloc(sizeof(int) * newCapacity);
int *temp = nums->arr;
// 複製舊資料到新資料
for (int i = 0; i < size(nums); i++)
extend[i] = nums->arr[i];
// 釋放舊資料
free(temp);
// 更新新資料
nums->arr = extend;
nums->capacity = newCapacity;
}
/* 將串列轉換為 Array 用於列印 */
int *toArray(MyList *nums) {
return nums->arr;
}
```
=== "Kotlin"
```kotlin title="my_list.kt"
/* 串列類別 */
class MyList {
private var arr: IntArray = intArrayOf() // 陣列（儲存串列元素）
private var capacity: Int = 10 // 串列容量
private var size: Int = 0 // 串列長度（當前元素數量）
private var extendRatio: Int = 2 // 每次串列擴容的倍數
/* 建構子 */
init {
arr = IntArray(capacity)
}
/* 獲取串列長度（當前元素數量） */
fun size(): Int {
return size
}
/* 獲取串列容量 */
fun capacity(): Int {
return capacity
}
/* 訪問元素 */
fun get(index: Int): Int {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 || index >= size)
throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
return arr[index]
}
/* 更新元素 */
fun set(index: Int, num: Int) {
if (index < 0 || index >= size)
throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
arr[index] = num
}
/* 在尾部新增元素 */
fun add(num: Int) {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size == capacity())
extendCapacity()
arr[size] = num
// 更新元素數量
size++
}
/* 在中間插入元素 */
fun insert(index: Int, num: Int) {
if (index < 0 || index >= size)
throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (size == capacity())
extendCapacity()
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for (j in size - 1 downTo index)
arr[j + 1] = arr[j]
arr[index] = num
// 更新元素數量
size++
}
/* 刪除元素 */
fun remove(index: Int): Int {
if (index < 0 || index >= size)
throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
val num = arr[index]
// 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for (j in index..<size - 1)
arr[j] = arr[j + 1]
// 更新元素數量
size--
// 返回被刪除的元素
return num
}
/* 串列擴容 */
fun extendCapacity() {
// 新建一個長度為原陣列 extendRatio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
arr = arr.copyOf(capacity() * extendRatio)
// 更新串列容量
capacity = arr.size
}
/* 將串列轉換為陣列 */
fun toArray(): IntArray {
val size = size()
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
val arr = IntArray(size)
for (i in 0..<size) {
arr[i] = get(i)
}
return arr
}
}
```
=== "Ruby"
```ruby title="my_list.rb"
### 串列類別 ###
class MyList
attr_reader :size # 獲取串列長度（當前元素數量）
attr_reader :capacity # 獲取串列容量
### 建構子 ###
def initialize
@capacity = 10
@size = 0
@extend_ratio = 2
@arr = Array.new(capacity)
end
### 訪問元素 ###
def get(index)
# 索引如果越界，則丟擲異常，下同
raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
@arr[index]
end
### 訪問元素 ###
def set(index, num)
raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
@arr[index] = num
end
### 在尾部新增元素 ###
def add(num)
# 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
extend_capacity if size == capacity
@arr[size] = num
# 更新元素數量
@size += 1
end
### 在中間插入元素 ###
def insert(index, num)
raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
# 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
extend_capacity if size == capacity
# 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
for j in (size - 1).downto(index)
@arr[j + 1] = @arr[j]
end
@arr[index] = num
# 更新元素數量
@size += 1
end
### 刪除元素 ###
def remove(index)
raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
num = @arr[index]
# 將將索引 index 之後的元素都向前移動一位
for j in index...size
@arr[j] = @arr[j + 1]
end
# 更新元素數量
@size -= 1
# 返回被刪除的元素
num
end
### 串列擴容 ###
def extend_capacity
# 新建一個長度為原陣列 extend_ratio 倍的新陣列，並將原陣列複製到新陣列
arr = @arr.dup + Array.new(capacity * (@extend_ratio - 1))
# 更新串列容量
@capacity = arr.length
end
### 將串列轉換為陣列 ###
def to_array
sz = size
# 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
arr = Array.new(sz)
for i in 0...sz
arr[i] = get(i)
end
arr
end
end
```
=== "Zig"
```zig title="my_list.zig"
// 串列類別
fn MyList(comptime T: type) type {
return struct {
const Self = @This();
arr: []T = undefined, // 陣列（儲存串列元素）
arrCapacity: usize = 10, // 串列容量
numSize: usize = 0, // 串列長度（當前元素數量）
extendRatio: usize = 2, // 每次串列擴容的倍數
mem_arena: ?std.heap.ArenaAllocator = null,
mem_allocator: std.mem.Allocator = undefined, // 記憶體分配器
// 建構子（分配記憶體+初始化串列）
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.arr = try self.mem_allocator.alloc(T, self.arrCapacity);
@memset(self.arr, @as(T, 0));
}
// 析構函式（釋放記憶體）
pub fn deinit(self: *Self) void {
if (self.mem_arena == null) return;
self.mem_arena.?.deinit();
}
// 獲取串列長度（當前元素數量）
pub fn size(self: *Self) usize {
return self.numSize;
}
// 獲取串列容量
pub fn capacity(self: *Self) usize {
return self.arrCapacity;
}
// 訪問元素
pub fn get(self: *Self, index: usize) T {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
return self.arr[index];
}
// 更新元素
pub fn set(self: *Self, index: usize, num: T) void {
// 索引如果越界，則丟擲異常，下同
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
self.arr[index] = num;
}
// 在尾部新增元素
pub fn add(self: *Self, num: T) !void {
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
self.arr[self.size()] = num;
// 更新元素數量
self.numSize += 1;
}
// 在中間插入元素
pub fn insert(self: *Self, index: usize, num: T) !void {
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
// 元素數量超出容量時，觸發擴容機制
if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
// 將索引 index 以及之後的元素都向後移動一位
var j = self.size() - 1;
while (j >= index) : (j -= 1) {
self.arr[j + 1] = self.arr[j];
}
self.arr[index] = num;
// 更新元素數量
self.numSize += 1;
}
// 刪除元素
pub fn remove(self: *Self, index: usize) T {
if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
var num = self.arr[index];
// 將索引 index 之後的元素都向前移動一位
var j = index;
while (j < self.size() - 1) : (j += 1) {
self.arr[j] = self.arr[j + 1];
}
// 更新元素數量
self.numSize -= 1;
// 返回被刪除的元素
return num;
}
// 串列擴容
pub fn extendCapacity(self: *Self) !void {
// 新建一個長度為 size * extendRatio 的陣列，並將原陣列複製到新陣列
var newCapacity = self.capacity() * self.extendRatio;
var extend = try self.mem_allocator.alloc(T, newCapacity);
@memset(extend, @as(T, 0));
// 將原陣列中的所有元素複製到新陣列
std.mem.copy(T, extend, self.arr);
self.arr = extend;
// 更新串列容量
self.arrCapacity = newCapacity;
}
// 將串列轉換為陣列
pub fn toArray(self: *Self) ![]T {
// 僅轉換有效長度範圍內的串列元素
var arr = try self.mem_allocator.alloc(T, self.size());
@memset(arr, @as(T, 0));
for (arr, 0..) |*num, i| {
num.* = self.get(i);
}
return arr;
}
};
}
```
??? pythontutor "視覺化執行"
<div style="height: 549px; width: 100%;"><iframe class="pythontutor-iframe" src="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=class%20MyList%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%E4%B8%B2%E5%88%97%E9%A1%9E%E5%88%A5%22%22%22%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%BB%BA%E6%A7%8B%E5%AD%90%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._capacity%3A%20int%20%3D%2010%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%3A%20list%5Bint%5D%20%3D%20%5B0%5D%20%2A%20self._capacity%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%3A%20int%20%3D%200%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._extend_ratio%3A%20int%20%3D%202%0A%0A%20%20%20%20def%20size%28self%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E7%8D%B2%E5%8F%96%E4%B8%B2%E5%88%97%E9%95%B7%E5%BA%A6%EF%BC%88%E7%95%B6%E5%89%8D%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%95%B8%E9%87%8F%EF%BC%89%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._size%0A%0A%20%20%20%20def%20capacity%28self%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E7%8D%B2%E5%8F%96%E4%B8%B2%E5%88%97%E5%AE%B9%E9%87%8F%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._capacity%0A%0A%20%20%20%20def%20get%28self%2C%20index%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._arr%5Bindex%5D%0A%0A%20%20%20%20def%20set%28self%2C%20num%3A%20int%2C%20index%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E6%9B%B4%E6%96%B0%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bindex%5D%20%3D%20num%0A%0A%20%20%20%20def%20add%28self%2C%20num%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%9C%A8%E5%B0%BE%E9%83%A8%E6%96%B0%E5%A2%9E%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20self.size%28%29%20%3D%3D%20self.capacity%28%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.extend_capacity%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bself._size%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20%2B%3D%201%0A%0A%20%20%20%20def%20insert%28self%2C%20num%3A%20int%2C%20index%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%9C%A8%E4%B8%AD%E9%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.extend_capacity%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E5%B0%87%E7%B4%A2%E5%BC%95%20index%20%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E4%B9%8B%E5%BE%8C%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E9%83%BD%E5%90%91%E5%BE%8C%E7%A7%BB%E5%8B%95%E4%B8%80%E4%BD%8D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20j%20in%20range%28self._size%20-%201%2C%20index%20-%201%2C%20-1%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bj%20%2B%201%5D%20%3D%20self._arr%5Bj%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bindex%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20%2B%3D%201%0A%0A%20%20%20%20def%20remove%28self%2C%20index%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%88%AA%E9%99%A4%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20num%20%3D%20self._arr%5Bindex%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E7%B4%A2%E5%BC%95%20i%20%E4%B9%8B%E5%BE%8C%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E9%83%BD%E5%90%91%E5%89%8D%E7%A7%BB%E5%8B%95%E4%B8%80%E4%BD%8D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20j%20in%20range%28index%2C%20self._size%20-%201%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bj%5D%20%3D%20self._arr%5Bj%20%2B%201%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20-%3D%201%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20num%0A%0A%20%20%20%20def%20extend_capacity%28self%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E4%B8%B2%E5%88%97%E6%93%B4%E5%AE%B9%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%20%3D%20self._arr%20%2B%20%5B0%5D%20%2A%20self.capacity%28%29%20%2A%20%28self._extend_ratio%20-%201%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._capacity%20%3D%20len%28self._arr%29%0A%0A%0A%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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20MyList%28%29%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E5%B0%BE%E9%83%A8%E6%96%B0%E5%A2%9E%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.add%281%29%0A%20%20%20%20nums.add%283%29%0A%20%20%20%20nums.add%282%29%0A%20%20%20%20nums.add%285%29%0A%20%20%20%20nums.add%284%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E4%B8%AD%E9%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.insert%286%2C%20index%3D3%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%AA%E9%99%A4%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.remove%283%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20num%20%3D%20nums.get%281%29%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.set%280%2C%201%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E6%B8%AC%E8%A9%A6%E6%93%B4%E5%AE%B9%E6%A9%9F%E5%88%B6%0A%20%20%20%20for%20i%20in%20range%2810%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20nums.add%28i%29&codeDivHeight=472&codeDivWidth=350&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false"> </iframe></div>
<div style="margin-top: 5px;"><a href="https://pythontutor.com/iframe-embed.html#code=class%20MyList%3A%0A%20%20%20%20%22%22%22%E4%B8%B2%E5%88%97%E9%A1%9E%E5%88%A5%22%22%22%0A%0A%20%20%20%20def%20__init__%28self%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%BB%BA%E6%A7%8B%E5%AD%90%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._capacity%3A%20int%20%3D%2010%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%3A%20list%5Bint%5D%20%3D%20%5B0%5D%20%2A%20self._capacity%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%3A%20int%20%3D%200%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._extend_ratio%3A%20int%20%3D%202%0A%0A%20%20%20%20def%20size%28self%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E7%8D%B2%E5%8F%96%E4%B8%B2%E5%88%97%E9%95%B7%E5%BA%A6%EF%BC%88%E7%95%B6%E5%89%8D%E5%85%83%E7%B4%A0%E6%95%B8%E9%87%8F%EF%BC%89%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._size%0A%0A%20%20%20%20def%20capacity%28self%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E7%8D%B2%E5%8F%96%E4%B8%B2%E5%88%97%E5%AE%B9%E9%87%8F%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._capacity%0A%0A%20%20%20%20def%20get%28self%2C%20index%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20self._arr%5Bindex%5D%0A%0A%20%20%20%20def%20set%28self%2C%20num%3A%20int%2C%20index%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E6%9B%B4%E6%96%B0%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bindex%5D%20%3D%20num%0A%0A%20%20%20%20def%20add%28self%2C%20num%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%9C%A8%E5%B0%BE%E9%83%A8%E6%96%B0%E5%A2%9E%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20self.size%28%29%20%3D%3D%20self.capacity%28%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.extend_capacity%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bself._size%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20%2B%3D%201%0A%0A%20%20%20%20def%20insert%28self%2C%20num%3A%20int%2C%20index%3A%20int%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%9C%A8%E4%B8%AD%E9%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self.extend_capacity%28%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E5%B0%87%E7%B4%A2%E5%BC%95%20index%20%E4%BB%A5%E5%8F%8A%E4%B9%8B%E5%BE%8C%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E9%83%BD%E5%90%91%E5%BE%8C%E7%A7%BB%E5%8B%95%E4%B8%80%E4%BD%8D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20j%20in%20range%28self._size%20-%201%2C%20index%20-%201%2C%20-1%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bj%20%2B%201%5D%20%3D%20self._arr%5Bj%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bindex%5D%20%3D%20num%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20%2B%3D%201%0A%0A%20%20%20%20def%20remove%28self%2C%20index%3A%20int%29%20-%3E%20int%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E5%88%AA%E9%99%A4%E5%85%83%E7%B4%A0%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20if%20index%20%3C%200%20or%20index%20%3E%3D%20self._size%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20raise%20IndexError%28%22%E7%B4%A2%E5%BC%95%E8%B6%8A%E7%95%8C%22%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20num%20%3D%20self._arr%5Bindex%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%23%20%E7%B4%A2%E5%BC%95%20i%20%E4%B9%8B%E5%BE%8C%E7%9A%84%E5%85%83%E7%B4%A0%E9%83%BD%E5%90%91%E5%89%8D%E7%A7%BB%E5%8B%95%E4%B8%80%E4%BD%8D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20for%20j%20in%20range%28index%2C%20self._size%20-%201%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%5Bj%5D%20%3D%20self._arr%5Bj%20%2B%201%5D%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._size%20-%3D%201%0A%20%20%20%20%20%20%20%20return%20num%0A%0A%20%20%20%20def%20extend_capacity%28self%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20%22%22%22%E4%B8%B2%E5%88%97%E6%93%B4%E5%AE%B9%22%22%22%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._arr%20%3D%20self._arr%20%2B%20%5B0%5D%20%2A%20self.capacity%28%29%20%2A%20%28self._extend_ratio%20-%201%29%0A%20%20%20%20%20%20%20%20self._capacity%20%3D%20len%28self._arr%29%0A%0A%0A%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%E4%B8%B2%E5%88%97%0A%20%20%20%20nums%20%3D%20MyList%28%29%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E5%B0%BE%E9%83%A8%E6%96%B0%E5%A2%9E%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.add%281%29%0A%20%20%20%20nums.add%283%29%0A%20%20%20%20nums.add%282%29%0A%20%20%20%20nums.add%285%29%0A%20%20%20%20nums.add%284%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%9C%A8%E4%B8%AD%E9%96%93%E6%8F%92%E5%85%A5%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.insert%286%2C%20index%3D3%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E5%88%AA%E9%99%A4%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20nums.remove%283%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E8%A8%AA%E5%95%8F%E5%85%83%E7%B4%A0%0A%20%20%20%20num%20%3D%20nums.get%281%29%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.set%280%2C%201%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%E6%B8%AC%E8%A9%A6%E6%93%B4%E5%AE%B9%E6%A9%9F%E5%88%B6%0A%20%20%20%20for%20i%20in%20range%2810%29%3A%0A%20%20%20%20%20%20%20%20nums.add%28i%29&codeDivHeight=800&codeDivWidth=600&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false" target="_blank" rel="noopener noreferrer">全螢幕觀看 ></a></div>