list对象_list对象，容量自适应的数组式容器

最新推荐文章于 2024-11-04 14:53:51 发布

weixin_39873191

最新推荐文章于 2024-11-04 14:53:51 发布

阅读量424

点赞数

文章标签： list对象 list清空 python list长度 velocity 获取list对象数组insert 数组定义头文件

本文探讨了Python内置容器list对象，分析了其基本操作如append和insert的时间复杂度和空间复杂度。特别是指出，insert方法在头部插入元素时性能较差，而append方法在尾部添加元素则更为高效。文章还揭示了list对象的内部结构，包括PyListObject结构体和动态数组的使用，以及list对象如何根据元素数量自动扩缩容。最后，提到了列表尾部操作的高效性和其他相关操作，如动态扩容和浅拷贝。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

点击上方蓝色小字 “小菜学编程” ，关注我们?

笔者经常在面试中与候选人探讨 Python 内置容器对象， list 作为最常用容器中的一员，肯定少不了它：

你用过 list 对象吗？
list 对象都支持哪些操作？时间复杂度、空间复杂度分别是多少？
试分析 append 和 insert 这两个方法的时间复杂度？
头部追加性能较差，如何解决？

list 对象的基本用法和技术原理，每个 Python 开发工程师都必须掌握，但不少候选人对此却只是一知半解。本节，我们一起查缺补漏，力求彻底掌握 list 对象，完美解答面试官针对 list 对象的灵魂之问。

基本用法

我们先来回顾一下 list 对象的基本操作：

# 新建一个列表
>>> l = [1, 2, 3]
>>> l
[1, 2, 3]

# 向尾部追加元素，列表对象视情况自动扩容
>>> l.append(4)
>>> l
[1, 2, 3, 4]

# 从尾部弹出元素，列表对象视情况自动缩容
>>> l.pop()
4
>>> l
[1, 2, 3]

# 向头部插入元素，该操作需要挪动后面的元素，谨慎使用！
>>> l.insert(0, 4)
>>> l
[4, 1, 2, 3]

# 从头部弹出元素，该操作需要挪动后面的元素，谨慎使用！
>>> l.pop(0)
4
>>> l
[1, 2, 3]

# 查找元素第一次出现位置的下标
>>> l.index(2)
1

# 用一个可迭代对象扩展列表——元素逐一追加到尾部
>>> l.extend([1, 2])
>>> l
[1, 2, 3, 1, 2]

# 计算元素出现的个数
>>> l.count(1)
2
>>> l.count(3)
1

# 将列表反转
>>> l.reverse()
>>> l
[2, 1, 3, 2, 1]

# 将列表清空
>>> l.clear()
>>> l
[]

一个合格的 Python 开发工程师，除了必须熟练掌握 list 对象的基本操作，还需要对每个操作的 实现原理 及对应的 时间复杂度 、 空间复杂度 有准确的认识。列表操作总体比较简单，但有个操作特别容易被误用：

insert 方法向头部追加元素时需要挪动整个列表，时间复杂度是，性能极差，需谨慎使用；
append 方法向尾部追加元素时，无需挪动任何元素，时间复杂度是；
pop 方法从头部弹出元素时也需要挪动整个列表，时间复杂度是，同样需谨慎使用；
pop 方法从尾部弹出元素时，无需挪动任何元素，时间复杂度是；

由此可见，对列表头部和尾部进行操作，性能有天壤之别。后续我们将一起探索 list 对象内部结构，从中寻找造成这种现象的原因。此外， list 对象还可根据元素个数 自动扩缩容 ，其中秘密也将一一揭晓。

内部结构

list 对象在 Python 内部，由 PyListObject 结构体表示，定义于头文件 Include/listobject.h 中：

typedef struct {
    PyObject_VAR_HEAD
    /* Vector of pointers to list elements.  list[0] is ob_item[0], etc. */
    PyObject **ob_item;

    /* ob_item contains space for 'allocated' elements.  The number
     * currently in use is ob_size.
     * Invariants:
     *     0 <= ob_size <= allocated
     *     len(list) == ob_size
     *     ob_item == NULL implies ob_size == allocated == 0
     * list.sort() temporarily sets allocated to -1 to detect mutations.
     *
     * Items must normally not be NULL, except during construction when
     * the list is not yet visible outside the function that builds it.
     */
    Py_ssize_t allocated;
} PyListObject;