C#基础篇(10)集合类之列表

C# 中的列表(List)详解

列表(List)概述

在C#中,List<T>是System.Collections.Generic命名空间中的一个泛型集合类,它提供了动态大小的数组功能,可以存储指定类型的元素。

列表的创建与初始化

cs 复制代码
// 创建一个空列表
List<int> numbers = new List<int>();
// 创建并初始化列表
List<string> names = new List<string>() { "Alice", "Bob", "Charlie" };
// 使用容量初始化(优化性能)
List<double> values = new List<double>(100); // 初始容量为100

常用功能函数

添加元素

cs 复制代码
List<int> list = new List<int>();
// 添加单个元素
list.Add(1);
// 添加多个元素
list.AddRange(new int[] { 2, 3, 4 });
// 在指定位置插入元素
list.Insert(1, 5); // 在索引1处插入5

删除元素

cs 复制代码
// 移除指定元素(第一个匹配项)
list.Remove(3);
// 移除指定位置的元素
list.RemoveAt(0);
// 移除所有满足条件的元素
list.RemoveAll(x => x > 10);
// 清空列表
list.Clear();

查询与访问

cs 复制代码
// 获取元素数量
int count = list.Count;
// 检查是否包含某元素
bool hasFive = list.Contains(5);
// 查找元素索引
int index = list.IndexOf(4); // 返回-1如果未找到
// 使用索引器访问元素
int first = list[0];
// 查找第一个匹配条件的元素
int firstEven = list.Find(x => x % 2 == 0);
// 查找所有匹配条件的元素
List<int> allEvens = list.FindAll(x => x % 2 == 0);

排序与操作

cs 复制代码
// 排序
list.Sort();
// 自定义排序
list.Sort((a, b) => b.CompareTo(a)); // 降序排序
// 反转列表
list.Reverse();
// 转换为数组
int[] array = list.ToArray();

遍历列表

cs 复制代码
// foreach循环
foreach (var item in list)
{
    Console.WriteLine(item);
}

// for循环
for (int i = 0; i < list.Count; i++)
{
    Console.WriteLine(list[i]);
}

内部存储原理

  1. 动态数组实现​:List内部使用一个数组来存储元素,当元素数量超过当前数组容量时,会自动分配一个更大的数组并复制原有元素。

  2. 容量(Capacity)与数量(Count)​​:

    • Capacity:内部数组的大小
    • Count:实际存储的元素数量
    • 当Count达到Capacity时,Capacity会自动增长(通常是当前容量的2倍)
  3. 内存分配​:

    • 初始容量默认为0或4(取决于构造函数)
    • 扩容操作会导致内存重新分配和元素复制,这是相对昂贵的操作
    • 如果知道大致元素数量,预先设置Capacity可以提高性能
  4. 连续内存​:与数组类似,List的元素在内存中是连续存储的,这提供了良好的缓存局部性。

列表(List)与数组(Array)的区别

特性 列表(List) 数组(T[])
大小 动态大小,自动扩展 固定大小,创建后不能改变
内存管理 自动管理内存,内部处理扩容 需要手动管理
性能 插入/删除可能触发扩容,稍慢 固定大小,访问速度极快
功能方法 提供丰富的方法(Add, Remove, Find等) 基本功能,依赖Array类的静态方法
初始化 可以动态添加元素 创建时必须指定大小或初始化所有元素
内存开销 有少量额外开销(管理Capacity等) 开销最小
适用场景 元素数量变化频繁的场景 元素数量固定或性能要求极高的场景

性能考虑

  1. 预分配容量​:如果知道列表的大致大小,预先设置Capacity可以避免多次扩容。

    cs 复制代码
    List<int> list = new List<int>(1000); // 预分配1000个元素的容量
  2. 批量操作​:使用AddRange比多次调用Add更高效。

  3. 频繁插入/删除​:如果在列表中间频繁插入或删除元素,考虑使用LinkedList可能更合适。

  4. 只读场景​:如果集合创建后不再修改,使用数组或ReadOnlyCollection可能更合适。

总结

C#中的List提供了灵活、强大的动态集合功能,它在大多数情况下可以替代数组,并提供更丰富的操作方法。理解其内部实现原理有助于编写更高效的代码,特别是在处理大量数据时。根据具体场景选择合适的数据结构(数组、列表、链表等)是编写高效C#代码的关键。

相关推荐
CHANG_THE_WORLD29 分钟前
「macOS 系统字体收集器 (C++17 实现)」
开发语言·c++·macos
妄想出头的工业炼药师1 小时前
python和C++相互调用使用
开发语言·c++
2301_764441331 小时前
Python管理咨询数据可视化实战:收入分布与顾问利用率双轴对比图表生成脚本
开发语言·python·信息可视化
景彡先生1 小时前
C++17 并行算法:std::execution::par
开发语言·c++
nextera-void2 小时前
仓颉编程语言:从入门到精通
开发语言
oioihoii2 小时前
C++随机打乱函数:简化源码与原理深度剖析
开发语言·c++·算法
水果里面有苹果2 小时前
19-C#静态方法与静态类
java·开发语言·c#
minji...2 小时前
数据结构 算法复杂度(1)
c语言·开发语言·数据结构·算法
吃着火锅x唱着歌2 小时前
LeetCode 3306.元音辅音字符串计数2
算法·leetcode·c#
BUG批量生产者2 小时前
[746] 使用最小花费爬楼梯
java·开发语言