「列表 list」是一个抽象的数据结构概念，它表示元素的有序集合，支持元素访问、修改、添加、删除和遍历等操作，无需使用者考虑容量限制的问题。列表可以基于链表或数组实现。
- 链表天然可以被看作是一个列表，其支持元素增删查改操作，并且可以灵活动态扩容。
- 数组也支持元素增删查改，但由于其长度不可变，因此只能被看作是一个具有长度限制的列表。
当使用数组实现列表时，长度不可变的性质会导致列表的实用性降低。这是因为我们通常无法事先确定需要存储多少数据，从而难以选择合适的列表长度。若长度过小，则很可能无法满足使用需求；若长度过大，则会造成内存空间的浪费。
为解决此问题，我们可以使用「动态数组 dynamic array」来实现列表。它继承了数组的各项优点，并且可以在程序运行过程中进行动态扩容。
许多编程语言中的标准库提供的列表都是基于动态数组实现的，例如 Python 中的 list 、Java 中的 ArrayList 、C++ 中的 vector 和 C# 中的 List 等。
初始化列表
我们通常使用“无初始值”和“有初始值”这两种初始化方法。
/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>();
// 有初始值（注意数组的元素类型需为 int[] 的包装类 Integer[]）
Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
List<Integer> nums = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));
访问元素O(1)
列表本质上是数组，因此可以在 n(1) 时间内访问和更新元素，效率很高。
/* 访问元素 */
int num = nums.get(1); // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
nums.set(1, 0); // 将索引 1 处的元素更新为 0插入与删除元素O(n)
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) 。
/* 清空列表 */
nums.clear();
/* 尾部添加元素 */
nums.add(1);
nums.add(3);
nums.add(2);
nums.add(5);
nums.add(4);
/* 中间插入元素 */
nums.add(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6
/* 删除元素 */
nums.remove(3); // 删除索引 3 处的元素
遍历列表O(n)
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。
/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
count += nums.get(i);
}
/* 直接遍历列表元素 */
for (int num : nums) {
count += num;
}拼接列表
给定一个新列表 nums1 ，我们可以将该列表拼接到原列表的尾部。
/* 拼接两个列表 */
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(new Integer[] { 6, 8, 7, 10, 9 }));
nums.addAll(nums1); // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后排序列表
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。
/* 排序列表 */
Collections.sort(nums); // 排序后，列表元素从小到大排列列表实现
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。
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。
/* 列表类简易实现 */ class MyList { private int[] arr; // 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() { arr = 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 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; } /* 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(); arr[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--) { arr[j + 1] = arr[j]; } arr[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 = arr[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++) { arr[j] = arr[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 arr = Arrays.copyOf(arr, capacity() * extendRatio); // 更新列表容量 capacity = arr.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[] arr = new int[size]; for (int i = 0; i < size; i++) { arr[i] = get(i); } return arr; } }