C#零基础入门篇（13.List＜T＞的基本特性）

在C#中，`List` 是一个非常常用且功能强大的泛型集合类，属于 `System.Collections.Generic` 命名空间。它提供了动态数组的功能，允许开发者存储、管理和操作一组相同类型的元素。以下是关于 `List` 的详细讲解，包括其特性、常用方法和使用场景。

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### 1. **`List` 的基本特性**
- **泛型集合**：`List` 是一个泛型类，使用类型参数 `T` 来指定存储的元素类型。这意味着它可以存储任何类型的对象，同时保证类型安全。
- **动态数组**：`List` 是基于数组实现的动态集合，可以根据需要自动扩展容量。
- **索引访问**：`List` 支持通过索引访问元素，类似于数组。
- **线程不安全**：`List` 是线程不安全的，如果需要在多线程环境中使用，需要手动同步。

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### 2. **如何使用 `List`**
#### 2.1 创建 `List`
```
using System.Collections.Generic;

// 创建一个空的 List
List numbers = new List();

// 使用集合初始化器创建并初始化 List
List names = new List { "Alice", "Bob", "Charlie" };

// 从数组创建 List
int[] array = { 1, 2, 3, 4, 5 };
List numbersFromArray = new List(array);
```

#### 2.2 添加元素
- **`Add(T item)`**：向列表末尾添加一个元素。
- **`AddRange(IEnumerable collection)`**：向列表末尾添加一组元素。
- **`Insert(int index, T item)`**：在指定索引处插入一个元素。

```
numbers.Add(10);
numbers.AddRange(new int[] { 20, 30, 40 });
numbers.Insert(1, 5); // 在索引 1 处插入 5
```

#### 2.3 访问元素
- **通过索引访问**：`list[index]`。
- **`Count`**：获取列表中元素的数量。
- **`IndexOf(T item)`**：获取元素的索引（如果存在）。
- **`LastIndexOf(T item)`**：获取元素的最后一个索引。

```
int firstNumber = numbers[0]; // 访问第一个元素
int count = numbers.Count; // 获取元素数量
int index = numbers.IndexOf(20); // 查找元素 20 的索引
```

#### 2.4 删除元素
- **`Remove(T item)`**：删除第一个匹配的元素。
- **`RemoveAt(int index)`**：删除指定索引处的元素。
- **`RemoveRange(int index, int count)`**：删除指定范围内的元素。
- **`Clear()`**：清空列表。

```
numbers.Remove(20); // 删除第一个值为 20 的元素
numbers.RemoveAt(1); // 删除索引为 1 的元素
numbers.RemoveRange(2, 3); // 删除索引从 2 开始的 3 个元素
numbers.Clear(); // 清空列表
```

#### 2.5 遍历列表
- **`foreach` 循环**：逐个访问列表中的元素。
- **`for` 循环**：通过索引访问元素。

```
foreach (int number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

for (int i = 0; i < numbers.Count; i++)
{
    Console.WriteLine(numbers[i]);
}
```

#### 2.6 排序和查找
- **`Sort()`**：对列表进行排序。
- **`Reverse()`**：反转列表中的元素顺序。
- **`Find(Predicate match)`**：查找第一个匹配的元素。
- **`FindAll(Predicate match)`**：查找所有匹配的元素。

```
numbers.Sort(); // 升序排序
numbers.Reverse(); // 反转顺序

int firstEven = numbers.Find(x => x % 2 == 0); // 查找第一个偶数
List evenNumbers = numbers.FindAll(x => x % 2 == 0); // 查找所有偶数
```

#### 2.7 转换为其他集合
- **`ToArray()`**：将列表转换为数组。
- **`ToList()`**：将其他集合转换为 `List`。

```
int[] numbersArray = numbers.ToArray();
List newNumbers = numbersArray.ToList();
```

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### 3. **`List` 的性能特点**
- **动态扩展**：`List` 的容量会根据需要自动扩展，但每次扩展可能会带来一定的性能开销。
- **索引访问**：通过索引访问元素的时间复杂度为 O(1)，非常高效。
- **添加元素**：在列表末尾添加元素的时间复杂度为 O(1)，但在中间或开头插入元素的时间复杂度为 O(n)。
- **删除元素**：删除元素的时间复杂度取决于操作的位置，删除末尾元素为 O(1)，删除中间或开头元素为 O(n)。

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### 4. **线程安全**
`List` 是线程不安全的，如果需要在多线程环境中使用，可以：
- 使用 `lock` 语句手动同步。
- 使用线程安全的集合类，如 `ConcurrentBag` 或 `ConcurrentQueue`。

```
object lockObject = new object();
lock (lockObject)
{
    numbers.Add(10);
}
```

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### 5. **总结**
`List` 是C#中非常强大且灵活的集合类，适用于存储和操作一组相同类型的元素。它提供了丰富的操作方法，支持动态扩展、索引访问和排序等功能。掌握 `List` 的使用方法，可以帮助开发者高效地处理数据集合。