C# 列表（List）

概念和特点

在 C# 中，List<T> 是一种泛型集合，它提供了一组强大的方法来管理一组有序的对象。列表的特点包括：

动态大小：与数组不同，列表的大小会根据需要动态增长或缩小。
同类型元素：列表中只能包含一种类型的元素，这个类型在声明时通过泛型参数 T 指定。
随机访问：列表支持通过索引快速访问元素。
灵活的操作：列表提供了丰富的方法，如添加、删除、查找、排序等。

应用场景

数据集合管理：当你需要一个可以动态调整大小的数据集合时，列表是一个理想的选择。
数据库查询结果：数据库查询通常返回可变大小的数据集，列表可以方便地存储这些结果。
UI元素管理：在用户界面编程中，列表可以用来管理动态的控件集合，如下拉菜单项。

方法与属性

常用方法

Add(T item)：在列表的末尾添加一个元素。
AddRange(IEnumerable<T> collection)：添加一个元素集合到列表的末尾。
Remove(T item)：移除列表中第一个匹配的元素。
RemoveAt(int index)：移除指定索引处的元素。
Clear()：移除列表中所有的元素。
Contains(T item)：判断元素是否在列表中。
IndexOf(T item)：查找元素在列表中第一次出现的位置。
Sort()：对列表中的元素进行排序。
Reverse()：反转列表中的元素顺序。
Find(Predicate<T> match)：查找符合条件的第一个元素。
FindAll(Predicate<T> match)：查找符合条件的所有元素。
ToArray()：将列表转换为数组。
Insert(int index, T item)：在指定位置插入一个元素。
CopyTo(T[] array, int arrayIndex)：将列表中的元素复制到数组中。

常用属性

Count：获取列表中的元素个数。
Capacity：获取或设置列表可以存储的元素总数。
Item[int index]（索引器）：获取或设置指定索引处的元素。

示例

基本操作示例

C#
// 创建一个整数列表
List<int> numbers = new List<int>();

// 添加元素
numbers.Add(1);
numbers.Add(2);
numbers.Add(3);

// 移除元素
numbers.Remove(2);

// 遍历列表
foreach (int number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

// 输出元素个数
Console.WriteLine("Count: " + numbers.Count);

列表初始化和范围添加

C#
// 使用集合初始化器初始化列表
List<string> fruits = new List<string> { "Apple", "Banana", "Cherry" };

// 添加另一个列表的元素
List<string> moreFruits = new List<string> { "Date", "Elderberry" };
fruits.AddRange(moreFruits);

// 输出所有水果
fruits.ForEach(fruit => Console.WriteLine(fruit));

查找和排序

C#
// 创建并初始化一个整数列表
List<int> scores = new List<int> { 90, 85, 80, 75, 100 };

// 查找分数大于等于85的所有成绩
List<int> highScores = scores.FindAll(score => score >= 85);

// 输出高分
highScores.ForEach(score => Console.WriteLine("High score: " + score));

// 排序列表
scores.Sort();

// 输出排序后的成绩
scores.ForEach(score => Console.WriteLine("Score: " + score));

使用LINQ与列表

查找和搜索

C#
List<int> numbers = new List<int> { 1, 3, 5, 7, 9, 3, 5 };

// 检查元素是否存在
bool hasThree = numbers.Contains(3); // true
Console.WriteLine(hasThree);

// 查找元素索引
int firstIndex = numbers.IndexOf(5); // 2
Console.WriteLine(firstIndex);
int lastIndex = numbers.LastIndexOf(5); // 6
Console.WriteLine(lastIndex);

// 使用谓词查找元素
int firstGreaterThanFour = numbers.Find(x => x > 4); // 5
Console.WriteLine(firstGreaterThanFour);
List<int> allGreaterThanFour = numbers.FindAll(x => x > 4); // [5, 7, 9, 5]
Console.WriteLine(allGreaterThanFour);

排序和反转

C#
List<string> names = new List<string> { "Zack", "Alice", "Bob", "Charlie" };

// 排序
names.Sort(); // ["Alice", "Bob", "Charlie", "Zack"]
Console.WriteLine(string.Join(", ", names));

// 反转
names.Reverse(); // ["Zack", "Charlie", "Bob", "Alice"]
Console.WriteLine(string.Join(", ", names));

// 自定义排序
names.Sort((a, b) => b.CompareTo(a)); // 降序排序
Console.WriteLine(string.Join(", ", names));

LINQ操作

C#
List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 };

// 筛选
var evenNumbers = numbers.Where(n => n % 2 == 0).ToList();
Console.WriteLine("偶数：");
foreach (var number in evenNumbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

// 转换
var squared = numbers.Select(n => n * n).ToList();
Console.WriteLine("平方：");
foreach (var number in squared)
{
    Console.WriteLine(number);
}

// 聚合
var sum = numbers.Sum();
var average = numbers.Average();
var max = numbers.Max();
Console.WriteLine($"总和：{sum}");
Console.WriteLine($"平均值：{average}");
Console.WriteLine($"最大值：{max}");

实际应用示例

学生成绩管理

C#
namespace AppList
{
    public class Student
    {
        public string Name { get; set; }
        public int Score { get; set; }
    }
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 创建学生列表
            List<Student> students = new List<Student>
            {
                new Student { Name = "Alice", Score = 95 },
                new Student { Name = "Bob", Score = 85 },
                new Student { Name = "Charlie", Score = 90 }
            };

            // 查找成绩最高的学生
            var topStudent = students.OrderByDescending(s => s.Score).First();

            // 计算平均分
            var averageScore = students.Average(s => s.Score);

            // 找出及格的学生
            var passedStudents = students.FindAll(s => s.Score >= 60);

            Console.WriteLine($"最高分学生：{topStudent.Name}，成绩：{topStudent.Score}");
            Console.WriteLine($"平均分：{averageScore}");
            Console.WriteLine("及格学生：");
            foreach (var student in passedStudents)
            {
                Console.WriteLine($"{student.Name}，成绩：{student.Score}");
            }
        }
    }
}

购物车实现

C#
namespace AppList
{
    public class CartItem
    {
        public string ProductName { get; set; }
        public decimal Price { get; set; }
        public int Quantity { get; set; }
    }
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            List<CartItem> cart = new List<CartItem>();

            // 添加商品到购物车
            cart.Add(new CartItem
            {
                ProductName = "iPhone",
                Price = 999.99m,
                Quantity = 1
            });

            // 计算总价
            decimal total = cart.Sum(item => item.Price * item.Quantity);

            // 查找特定商品
            var phone = cart.Find(item => item.ProductName.Contains("iPhone"));

            Console.WriteLine($"Total: {total}");
            Console.WriteLine($"Phone: {phone?.ProductName}");
        }
    }
}

性能考虑

当频繁在列表开头插入或删除元素时，考虑使用LinkedList
预知列表大小时，通过构造函数指定初始容量可以提高性能
大量随机访问操作时，List比其他集合类型更高效
需要唯一元素时，考虑使用HashSet

总结

List是C#中最常用的集合类型之一，它提供了强大的功能和灵活的操作方式。通过合理使用其提供的方法，可以高效地管理和操作数据。在实际开发中，根据具体需求选择合适的操作方法，可以显著提高代码的效率和可维护性。

这篇文章涵盖了List的主要特性和用法，包含了丰富的示例代码和实际应用场景。每个示例都附带了详细的注释，便于理解。如果您需要了解某个特定部分的更多细节，请随时告诉我。

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