数据结构与算法 线性表-列表

列表

数组长度不可变导致实用性降低。在许多情况下,我们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。

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。在列表中,我们可以自由添加元素,而无需担心超过容量限制。

列表常用操作

初始化列表。通常我们会使用“无初始值”和“有初始值”的两种初始化方法。

访问与更新元素。由于列表的底层数据结构是数组,因此可以在O(1) 时间内访问和更新元素,效率很高。

在列表中添加、插入、删除元素。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) 。

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。

拼接两个列表。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。

排序列表。排序也是常用的方法之一。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。

列表实现

  • 初始容量:选取一个合理的数组初始容量。如选择 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:插入元素时可能超出列表容量,此时需要扩容列表。扩容方法是根据扩容倍数创建一个更大的数组,并将当前数组的所有元素依次移动至新数组。