Python及C++中的列表

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一、Python中的列表（List）

Python的列表是动态数组，内置于语言中，功能强大且易用，非常适合算法竞赛。

1. 基本概念

• 定义：列表是一个有序、可变的序列，可以存储任意类型的元素（整数、字符串、甚至其他列表等）。
• 声明方式：

  my_list = []  # 空列表
  my_list = [1, 2, 3]  # 包含元素的列表
  mixed_list = [1, "hello", 3.14]  # 混合类型
  

• 特点：
  • 动态大小：可以随时添加或删除元素，无需预先指定大小。
  • 可变性：可以修改列表中的元素。
  • 索引：支持正向索引（从0开始）和负向索引（从-1开始倒数）。
  • 内存：Python列表内部是动态数组，扩容时会分配更多空间（通常是当前大小的1.5到2倍）。

2. 常用操作

以下是Python列表的核心操作，时间复杂度标注在括号中：

• 访问元素：my_list[i] （$O(1)$）

  print(my_list[0])  # 访问第一个元素
  print(my_list[-1])  # 访问最后一个元素
  

• 修改元素：my_list[i] = value （$O(1)$）

  my_list[0] = 10  # 将第一个元素改为10
  

• 追加元素：append(value) （均摊$O(1)$）

  my_list.append(4)  # 在末尾添加4
  

• 插入元素：insert(index, value) （$O(n)$，因为需要移动元素）

  my_list.insert(1, 5)  # 在索引1处插入5
  

• 删除元素：
  • pop(index)：删除并返回指定索引的元素，默认删除末尾（$O(1)$末尾，$O(n)$其他位置）

    my_list.pop()  # 删除末尾元素
    my_list.pop(0)  # 删除第一个元素
    

  • remove(value)：删除第一个匹配的值（$O(n)$，因为需要查找）

    my_list.remove(2)  # 删除值为2的元素
    

• 切片：my_list[start:end:step] （$O(k)$，k是切片长度）

  print(my_list[1:3])  # 获取索引1到2的子列表
  print(my_list[::-1])  # 反转列表
  

• 长度：len(my_list) （ O (