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comments: true
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# 4.3 列表
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**数组长度不可变导致实用性降低**。在实际中，我们可能事先无法确定需要存储多少数据，这使数组长度的选择变得困难。若长度过小，需要在持续添加数据时频繁扩容数组；若长度过大，则会造成内存空间的浪费。
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||
为解决此问题，出现了一种被称为「动态数组 dynamic array」的数据结构，即长度可变的数组，也常被称为「列表 list」。列表基于数组实现，继承了数组的优点，并且可以在程序运行过程中动态扩容。我们可以在列表中自由地添加元素，而无须担心超过容量限制。
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## 4.3.1 列表常用操作
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### 1. 初始化列表
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我们通常使用“无初始值”和“有初始值”这两种初始化方法。
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=== "Java"
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```java title="list.java"
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/* 初始化列表 */
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// 无初始值
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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[]）
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||
Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
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||
List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));
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```
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=== "C++"
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```cpp title="list.cpp"
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/* 初始化列表 */
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// 需注意，C++ 中 vector 即是本文描述的 list
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// 无初始值
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vector<int> list1;
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||
// 有初始值
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vector<int> list = { 1, 3, 2, 5, 4 };
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```
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=== "Python"
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||
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||
```python title="list.py"
|
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# 初始化列表
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||
# 无初始值
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list1: list[int] = []
|
||
# 有初始值
|
||
list: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]
|
||
```
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||
=== "Go"
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```go title="list_test.go"
|
||
/* 初始化列表 */
|
||
// 无初始值
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||
list1 := []int
|
||
// 有初始值
|
||
list := []int{1, 3, 2, 5, 4}
|
||
```
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||
=== "JS"
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||
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||
```javascript title="list.js"
|
||
/* 初始化列表 */
|
||
// 无初始值
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||
const list1 = [];
|
||
// 有初始值
|
||
const list = [1, 3, 2, 5, 4];
|
||
```
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||
=== "TS"
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||
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||
```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];
|
||
```
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||
=== "C"
|
||
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||
```c title="list.c"
|
||
// C 未提供内置动态数组
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||
```
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=== "C#"
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||
```csharp title="list.cs"
|
||
/* 初始化列表 */
|
||
// 无初始值
|
||
List<int> list1 = new ();
|
||
// 有初始值
|
||
int[] numbers = new int[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
|
||
List<int> list = numbers.ToList();
|
||
```
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=== "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]
|
||
```
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|
||
=== "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 });
|
||
```
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||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 初始化列表 */
|
||
// 无初始值
|
||
List<int> list1 = [];
|
||
// 有初始值
|
||
List<int> list = [1, 3, 2, 5, 4];
|
||
```
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||
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||
=== "Rust"
|
||
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||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 初始化列表 */
|
||
// 无初始值
|
||
let list1: Vec<i32> = Vec::new();
|
||
// 有初始值
|
||
let list2: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];
|
||
```
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### 2. 访问元素
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列表本质上是数组，因此可以在 $O(1)$ 时间内访问和更新元素，效率很高。
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=== "Java"
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```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
|
||
```
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=== "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
|
||
```
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||
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||
=== "Python"
|
||
|
||
```python title="list.py"
|
||
# 访问元素
|
||
num: int = 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
|
||
```
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||
|
||
=== "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
|
||
```
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||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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
|
||
```
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||
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||
=== "C"
|
||
|
||
```c title="list.c"
|
||
// C 未提供内置动态数组
|
||
```
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||
|
||
=== "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
|
||
```
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||
|
||
=== "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
|
||
```
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||
|
||
=== "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
|
||
```
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||
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||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 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
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 访问元素 */
|
||
let num: i32 = 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
|
||
```
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||
### 3. 插入与删除元素
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||
相较于数组，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 $O(1)$ ，但插入和删除元素的效率仍与数组相同，时间复杂度为 $O(n)$ 。
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=== "Java"
|
||
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||
```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
|
||
```
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=== "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
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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);
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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 未提供内置动态数组
|
||
```
|
||
|
||
=== "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
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 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); // 在索引 3 处插入数字 6
|
||
|
||
/* 删除元素 */
|
||
list.removeAt(3); // 删除索引 3 处的元素
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 清空列表 */
|
||
list.clear();
|
||
|
||
/* 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.insert(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
|
||
```
|
||
|
||
### 4. 遍历列表
|
||
|
||
与数组一样，列表可以根据索引遍历，也可以直接遍历各元素。
|
||
|
||
=== "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++
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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++;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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 未提供内置动态数组
|
||
```
|
||
|
||
=== "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;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 通过索引遍历列表 */
|
||
int count = 0;
|
||
for (int i = 0; i < list.length; i++) {
|
||
count++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 直接遍历列表元素 */
|
||
count = 0;
|
||
for (int n in list) {
|
||
count++;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 通过索引遍历列表 */
|
||
let mut count = 0;
|
||
for (index, value) in list.iter().enumerate() {
|
||
count += 1;
|
||
}
|
||
|
||
/* 直接遍历列表元素 */
|
||
let mut count = 0;
|
||
for value in list.iter() {
|
||
count += 1;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
### 5. 拼接列表
|
||
|
||
给定一个新列表 `list1` ，我们可以将该列表拼接到原列表的尾部。
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||
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||
=== "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: list[int] = [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
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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 未提供内置动态数组
|
||
```
|
||
|
||
=== "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
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 拼接两个列表 */
|
||
List<int> list1 = [6, 8, 7, 10, 9];
|
||
list.addAll(list1); // 将列表 list1 拼接到 list 之后
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 拼接两个列表 */
|
||
let list1: Vec<i32> = vec![6, 8, 7, 10, 9];
|
||
list.extend(list1);
|
||
```
|
||
|
||
### 6. 排序列表
|
||
|
||
完成列表排序后，我们便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。
|
||
|
||
=== "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
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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 未提供内置动态数组
|
||
```
|
||
|
||
=== "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));
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="list.dart"
|
||
/* 排序列表 */
|
||
list.sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="list.rs"
|
||
/* 排序列表 */
|
||
list.sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列
|
||
```
|
||
|
||
## 4.3.2 列表实现
|
||
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||
许多编程语言都提供内置的列表，例如 Java、C++、Python 等。它们的实现比较复杂，各个参数的设定也非常有考究，例如初始容量、扩容倍数等。感兴趣的读者可以查阅源码进行学习。
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||
|
||
为了加深对列表工作原理的理解，我们尝试实现一个简易版列表，包括以下三个重点设计。
|
||
|
||
- **初始容量**：选取一个合理的数组初始容量。在本示例中，我们选择 10 作为初始容量。
|
||
- **数量记录**：声明一个变量 size，用于记录列表当前元素数量，并随着元素插入和删除实时更新。根据此变量，我们可以定位列表尾部，以及判断是否需要扩容。
|
||
- **扩容机制**：若插入元素时列表容量已满，则需要进行扩容。首先根据扩容倍数创建一个更大的数组，再将当前数组的所有元素依次移动至新数组。在本示例中，我们规定每次将数组扩容至之前的 2 倍。
|
||
|
||
=== "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
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
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() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，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:
|
||
/* 构造方法 */
|
||
MyList() {
|
||
nums = new int[numsCapacity];
|
||
}
|
||
|
||
/* 析构方法 */
|
||
~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();
|
||
// 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
|
||
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() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组
|
||
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"
|
||
class MyList:
|
||
"""列表类简易实现"""
|
||
|
||
def __init__(self):
|
||
"""构造方法"""
|
||
self.__capacity: int = 10 # 列表容量
|
||
self.__nums: list[int] = [0] * self.__capacity # 数组（存储列表元素）
|
||
self.__size: int = 0 # 列表长度（即当前元素数量）
|
||
self.__extend_ratio: int = 2 # 每次列表扩容的倍数
|
||
|
||
def size(self) -> int:
|
||
"""获取列表长度（即当前元素数量）"""
|
||
return self.__size
|
||
|
||
def capacity(self) -> int:
|
||
"""获取列表容量"""
|
||
return self.__capacity
|
||
|
||
def get(self, index: int) -> int:
|
||
"""访问元素"""
|
||
# 索引如果越界则抛出异常，下同
|
||
if index < 0 or index >= self.__size:
|
||
raise IndexError("索引越界")
|
||
return self.__nums[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.__nums[index] = num
|
||
|
||
def add(self, num: int):
|
||
"""尾部添加元素"""
|
||
# 元素数量超出容量时，触发扩容机制
|
||
if self.size() == self.capacity():
|
||
self.extend_capacity()
|
||
self.__nums[self.__size] = num
|
||
self.__size += 1
|
||
|
||
def insert(self, num: int, index: int):
|
||
"""中间插入元素"""
|
||
if index < 0 or index >= self.__size:
|
||
raise IndexError("索引越界")
|
||
# 元素数量超出容量时，触发扩容机制
|
||
if self.__size == self.capacity():
|
||
self.extend_capacity()
|
||
# 将索引 index 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
|
||
|
||
def remove(self, index: int) -> int:
|
||
"""删除元素"""
|
||
if index < 0 or index >= self.__size:
|
||
raise IndexError("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
|
||
|
||
def extend_capacity(self):
|
||
"""列表扩容"""
|
||
# 新建一个长度为原数组 __extend_ratio 倍的新数组，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)
|
||
|
||
def to_array(self) -> list[int]:
|
||
"""返回有效长度的列表"""
|
||
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
|
||
}
|
||
|
||
/* 构造函数 */
|
||
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()
|
||
}
|
||
// 将索引 index 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() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，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)
|
||
}
|
||
|
||
/* 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]
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```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
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
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() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，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;
|
||
}
|
||
|
||
/* 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;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```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
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
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;
|
||
}
|
||
|
||
/* 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
|
||
const nums = new Array(size);
|
||
for (let i = 0; i < size; i++) {
|
||
nums[i] = this.get(i);
|
||
}
|
||
return nums;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "C"
|
||
|
||
```c title="my_list.c"
|
||
/* 列表类简易实现 */
|
||
struct myList {
|
||
int *nums; // 数组（存储列表元素）
|
||
int capacity; // 列表容量
|
||
int size; // 列表大小
|
||
int extendRatio; // 列表每次扩容的倍数
|
||
};
|
||
|
||
typedef struct myList myList;
|
||
|
||
/* 构造函数 */
|
||
myList *newMyList() {
|
||
myList *list = malloc(sizeof(myList));
|
||
list->capacity = 10;
|
||
list->nums = malloc(sizeof(int) * list->capacity);
|
||
list->size = 0;
|
||
list->extendRatio = 2;
|
||
return list;
|
||
}
|
||
|
||
/* 析构函数 */
|
||
void delMyList(myList *list) {
|
||
free(list->nums);
|
||
free(list);
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表长度 */
|
||
int size(myList *list) {
|
||
return list->size;
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表容量 */
|
||
int capacity(myList *list) {
|
||
return list->capacity;
|
||
}
|
||
|
||
/* 访问元素 */
|
||
int get(myList *list, int index) {
|
||
assert(index >= 0 && index < list->size);
|
||
return list->nums[index];
|
||
}
|
||
|
||
/* 更新元素 */
|
||
void set(myList *list, int index, int num) {
|
||
assert(index >= 0 && index < list->size);
|
||
list->nums[index] = num;
|
||
}
|
||
|
||
/* 尾部添加元素 */
|
||
void add(myList *list, int num) {
|
||
if (size(list) == capacity(list)) {
|
||
extendCapacity(list); // 扩容
|
||
}
|
||
list->nums[size(list)] = num;
|
||
list->size++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 中间插入元素 */
|
||
void insert(myList *list, int index, int num) {
|
||
assert(index >= 0 && index < size(list));
|
||
for (int i = size(list); i > index; --i) {
|
||
list->nums[i] = list->nums[i - 1];
|
||
}
|
||
list->nums[index] = num;
|
||
list->size++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 删除元素 */
|
||
// 注意：stdio.h 占用了 remove 关键词
|
||
int removeNum(myList *list, int index) {
|
||
assert(index >= 0 && index < size(list));
|
||
int num = list->nums[index];
|
||
for (int i = index; i < size(list) - 1; i++) {
|
||
list->nums[i] = list->nums[i + 1];
|
||
}
|
||
list->size--;
|
||
return num;
|
||
}
|
||
|
||
/* 列表扩容 */
|
||
void extendCapacity(myList *list) {
|
||
// 先分配空间
|
||
int newCapacity = capacity(list) * list->extendRatio;
|
||
int *extend = (int *)malloc(sizeof(int) * newCapacity);
|
||
int *temp = list->nums;
|
||
|
||
// 拷贝旧数据到新数据
|
||
for (int i = 0; i < size(list); i++)
|
||
extend[i] = list->nums[i];
|
||
|
||
// 释放旧数据
|
||
free(temp);
|
||
|
||
// 更新新数据
|
||
list->nums = extend;
|
||
list->capacity = newCapacity;
|
||
}
|
||
|
||
/* 将列表转换为 Array 用于打印 */
|
||
int *toArray(myList *list) {
|
||
return list->nums;
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "C#"
|
||
|
||
```csharp title="my_list.cs"
|
||
/* 列表类简易实现 */
|
||
class MyList {
|
||
private int[] nums; // 数组（存储列表元素）
|
||
private int numsCapacity = 10; // 列表容量
|
||
private int numsSize = 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
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
public MyList() {
|
||
nums = new int[numsCapacity];
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
|
||
public int size() {
|
||
return numsSize;
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表容量 */
|
||
public int capacity() {
|
||
return numsCapacity;
|
||
}
|
||
|
||
/* 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 >= numsSize)
|
||
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
|
||
return nums[index];
|
||
}
|
||
|
||
/* 更新元素 */
|
||
public void set(int index, int num) {
|
||
if (index < 0 || index >= numsSize)
|
||
throw new IndexOutOfRangeException("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 (numsSize == numsCapacity)
|
||
extendCapacity();
|
||
nums[numsSize] = num;
|
||
// 更新元素数量
|
||
numsSize++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 中间插入元素 */
|
||
public void insert(int index, int num) {
|
||
if (index < 0 || index >= numsSize)
|
||
throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
|
||
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
|
||
if (numsSize == numsCapacity)
|
||
extendCapacity();
|
||
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
|
||
for (int j = numsSize - 1; j >= index; j--) {
|
||
nums[j + 1] = nums[j];
|
||
}
|
||
nums[index] = num;
|
||
// 更新元素数量
|
||
numsSize++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 删除元素 */
|
||
public int remove(int index) {
|
||
if (index < 0 || index >= numsSize)
|
||
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
|
||
for (int j = index; j < numsSize - 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 */
|
||
public void extendCapacity() {
|
||
// 新建一个长度为 numsCapacity * extendRatio 的数组，并将原数组拷贝到新数组
|
||
Array.Resize(ref nums, numsCapacity * extendRatio);
|
||
// 更新列表容量
|
||
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;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "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
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
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() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，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
|
||
}
|
||
|
||
/* 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
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "Zig"
|
||
|
||
```zig title="my_list.zig"
|
||
// 列表类简易实现
|
||
fn MyList(comptime T: type) type {
|
||
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
|
||
|
||
// 构造函数（分配内存+初始化列表）
|
||
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);
|
||
@memset(self.nums, @as(T, 0));
|
||
}
|
||
|
||
// 析构函数（释放内存）
|
||
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();
|
||
// 将索引 index 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);
|
||
@memset(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());
|
||
@memset(nums, @as(T, 0));
|
||
for (nums, 0..) |*num, i| {
|
||
num.* = self.get(i);
|
||
}
|
||
return nums;
|
||
}
|
||
};
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="my_list.dart"
|
||
/* 列表类简易实现 */
|
||
class MyList {
|
||
late List<int> _nums; // 数组（存储列表元素）
|
||
int _capacity = 10; // 列表容量
|
||
int _size = 0; // 列表长度（即当前元素数量）
|
||
int _extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数
|
||
|
||
/* 构造方法 */
|
||
MyList() {
|
||
_nums = List.filled(_capacity, 0);
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
|
||
int size() => _size;
|
||
|
||
/* 获取列表容量 */
|
||
int capacity() => _capacity;
|
||
|
||
/* 访问元素 */
|
||
int get(int index) {
|
||
if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
|
||
return _nums[index];
|
||
}
|
||
|
||
/* 更新元素 */
|
||
void set(int index, int num) {
|
||
if (index >= _size) throw RangeError('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
|
||
_size++;
|
||
}
|
||
|
||
/* 中间插入元素 */
|
||
void insert(int index, int num) {
|
||
if (index >= _size) throw RangeError('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 (var 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 */
|
||
int remove(int index) {
|
||
if (index >= _size) throw RangeError('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 (var 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 */
|
||
void extendCapacity() {
|
||
// 新建一个长度为原数组 _extendRatio 倍的新数组
|
||
final _newNums = List.filled(_capacity * _extendRatio, 0);
|
||
// 将原数组拷贝到新数组
|
||
List.copyRange(_newNums, 0, _nums);
|
||
// 更新 _nums 的引用
|
||
_nums = _newNums;
|
||
// 更新列表容量
|
||
_capacity = _nums.length;
|
||
}
|
||
|
||
/* 将列表转换为数组 */
|
||
List<int> toArray() {
|
||
List<int> nums = [];
|
||
for (var i = 0; i < _size; i++) {
|
||
nums.add(get(i));
|
||
}
|
||
return nums;
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="my_list.rs"
|
||
/* 列表类简易实现 */
|
||
#[allow(dead_code)]
|
||
struct MyList {
|
||
nums: Vec<i32>, // 数组（存储列表元素）
|
||
capacity: usize, // 列表容量
|
||
size: usize, // 列表长度（即当前元素数量）
|
||
extend_ratio: usize, // 每次列表扩容的倍数
|
||
}
|
||
|
||
#[allow(unused,unused_comparisons)]
|
||
impl MyList {
|
||
/* 构造方法 */
|
||
pub fn new(capacity: usize) -> Self {
|
||
let mut vec = Vec::new();
|
||
vec.resize(capacity, 0);
|
||
Self {
|
||
nums: vec,
|
||
capacity,
|
||
size: 0,
|
||
extend_ratio: 2,
|
||
}
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表长度（即当前元素数量）*/
|
||
pub fn size(&self) -> usize {
|
||
return self.size;
|
||
}
|
||
|
||
/* 获取列表容量 */
|
||
pub fn capacity(&self) -> usize {
|
||
return self.capacity;
|
||
}
|
||
|
||
/* 访问元素 */
|
||
pub fn get(&self, index: usize) -> i32 {
|
||
// 索引如果越界则抛出异常，下同
|
||
if index < 0 || index >= self.size {panic!("索引越界")};
|
||
return self.nums[index];
|
||
}
|
||
|
||
/* 更新元素 */
|
||
pub fn set(&mut self, index: usize, num: i32) {
|
||
if index < 0 || index >= self.size {panic!("索引越界")};
|
||
self.nums[index] = num;
|
||
}
|
||
|
||
/* 尾部添加元素 */
|
||
pub fn add(&mut self, num: i32) {
|
||
// 元素数量超出容量时，触发扩容机制
|
||
if self.size == self.capacity() {
|
||
self.extend_capacity();
|
||
}
|
||
self.nums[self.size] = num;
|
||
// 更新元素数量
|
||
self.size += 1;
|
||
}
|
||
|
||
/* 中间插入元素 */
|
||
pub fn insert(&mut self, index: usize, num: i32) {
|
||
if index < 0 || 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() {
|
||
self.extend_capacity();
|
||
}
|
||
// 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
|
||
for j in (index..self.size).rev() {
|
||
self.nums[j + 1] = self.nums[j];
|
||
}
|
||
self.nums[index] = num;
|
||
// 更新元素数量
|
||
self.size += 1;
|
||
}
|
||
|
||
/* 删除元素 */
|
||
pub fn remove(&mut self, index: usize) -> i32 {
|
||
if index < 0 || index >= self.size() {panic!("索引越界")};
|
||
let num = self.nums[index];
|
||
// 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
|
||
for j in (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 */
|
||
pub fn extend_capacity(&mut self) {
|
||
// 新建一个长度为原数组 extend_ratio 倍的新数组，并将原数组拷贝到新数组
|
||
let new_capacity = self.capacity * self.extend_ratio;
|
||
self.nums.resize(new_capacity, 0);
|
||
// 更新列表容量
|
||
self.capacity = new_capacity;
|
||
}
|
||
|
||
/* 将列表转换为数组 */
|
||
pub fn to_array(&mut self) -> Vec<i32> {
|
||
// 仅转换有效长度范围内的列表元素
|
||
let mut nums = Vec::new();
|
||
for i in 0..self.size {
|
||
nums.push(self.get(i));
|
||
}
|
||
nums
|
||
}
|
||
}
|
||
```
|