ListT​ 学习笔记

一、基础概念与用法

1.1 什么是 List<T>？

List<T> 是 C# 中 泛型集合类，位于 System.Collections.Generic 命名空间下。它表示一个可动态调整大小的强类型对象列表，是数组的“智能升级版”。

• ✅ 优点：

  • 自动扩容，无需预先指定长度
  • 类型安全（编译时检查，避免装箱/拆箱）
  • 提供丰富的操作方法（增删改查等）

• ❌ 对比传统数组：

  特性	数组 (T[])	List<T>
  大小是否固定	是	否（动态扩容）
  类型安全性	是	是
  是否支持泛型	否（但元素类型固定）	是
  性能（访问速度）	极快（连续内存）	快（底层仍是数组）
  功能丰富度	低	高（内置大量方法）

💡 提示：List<T> 底层使用数组实现，当容量不足时会自动创建更大的新数组并复制元素。

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1.2 如何定义和初始化？

using System;
using System.Collections.Generic;// 方式1：声明后初始化
List<string> names = new List<string>();// 方式2：声明时初始化（推荐）
List<int> numbers = new List<int> { 1, 2, 3, 4, 5 };// 方式3：使用 var（类型推断）
var fruits = new List<string> { "Apple", "Banana", "Cherry" };

⚠️ 注意：必须引入 using System.Collections.Generic;，否则编译报错。

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1.3 常用方法与属性（附示例）

🔹 添加元素

var colors = new List<string>();
colors.Add("Red");        // 添加单个元素
colors.AddRange(new[] { "Green", "Blue" }); // 添加多个

🔹 访问元素

string first = colors[0];      // 索引访问（从0开始）
int count = colors.Count;      // 元素个数（注意不是 Length！）

🔹 修改元素

colors[0] = "Pink"; // 直接通过索引赋值

🔹 删除元素

colors.Remove("Green");     // 删除第一个匹配项
colors.RemoveAt(0);         // 按索引删除
colors.Clear();             // 清空所有元素

🔹 查找与判断

bool hasBlue = colors.Contains("Blue"); // 是否包含
int index = colors.IndexOf("Red");      // 返回首次出现的索引，未找到返回 -1

🔹 遍历列表

// foreach（推荐）
foreach (string color in colors)
{Console.WriteLine(color);
}// for 循环（需要索引时使用）
for (int i = 0; i < colors.Count; i++)
{Console.WriteLine($"{i}: {colors[i]}");
}

🔹 其他实用方法

方法	说明
Insert(index, item)	在指定位置插入元素
Sort()	对列表排序（要求元素可比较）
Reverse()	反转列表顺序
ToArray()	转换为数组
Find(predicate)	查找满足条件的第一个元素

示例：查找大于3的数字

var nums = new List<int> { 1, 5, 3, 8, 2 };
int firstBig = nums.Find(x => x > 3); // 结果：5

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二、进阶知识点

2.1 List<T> 与其他集合的区别

集合类型	是否泛型	是否有序	是否允许重复	底层结构	适用场景
List<T>	✅	✅	✅	动态数组	需要频繁访问、顺序存储
Dictionary<TKey, TValue>	✅	❌（按键无序）	键唯一	哈希表	快速键值查找
HashSet<T>	✅	❌	❌	哈希集	去重、快速存在判断
ArrayList	❌	✅	✅	object数组	已淘汰，避免使用

🚫 重要提醒：ArrayList 是非泛型集合，存储 object，存在性能损耗和类型安全风险，在现代 C# 中应完全避免使用。

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2.2 性能特点

• 访问元素：O(1) —— 和数组一样快（通过索引直接定位）
• 尾部添加：平均 O(1)，最坏 O(n)（扩容时需复制）
• 中间插入/删除：O(n) —— 需移动后续元素
• 查找（按值） ：O(n) —— 需遍历

✅ 优化建议：

• 如果知道大致元素数量，初始化时指定容量可避免多次扩容：

  var list = new List<int>(1000); // 预分配容量
  

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2.3 线程安全性

List<T> 不是线程安全的！
在多线程环境下同时读写会导致 未定义行为（如数据丢失、异常）。

解决方案：

• 使用 lock 手动加锁
• 使用线程安全集合：ConcurrentBag<T>、ConcurrentQueue<T> 等（位于 System.Collections.Concurrent）

private static readonly object _lock = new object();
lock (_lock)
{myList.Add(item);
}

⚠️ 不要在高并发场景下直接使用 List<T>！

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2.4 泛型约束与自定义类型

List<T> 支持任意类型，包括自定义类：

public class Person
{public string Name { get; set; }public int Age { get; set; }
}var people = new List<Person>
{new Person { Name = "Alice", Age = 30 },new Person { Name = "Bob", Age = 25 }
};// 排序示例（按年龄）
people.Sort((p1, p2) => p1.Age.CompareTo(p2.Age));

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三、实际工作中的使用场景（含解释）

场景 1：批量处理用户输入数据

解释：在 Web 表单或控制台程序中，用户可能提交多个条目（如购物车商品、学生名单），List<T> 可动态接收并处理这些数据。

// 示例：收集用户输入的邮箱列表
var emails = new List<string>();
while (true)
{Console.Write("请输入邮箱（输入 quit 退出）: ");string input = Console.ReadLine();if (input == "quit") break;emails.Add(input);
}
// 后续可批量验证、发送邮件等

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场景 2：API 返回结果封装

解释：Web API 或服务接口常返回一组数据（如订单列表、文章列表），使用 List<T> 作为返回类型是最常见做法。

[HttpGet]
public List<Product> GetProducts()
{return _productService.GetAll(); // 返回产品列表
}

前端接收到的是结构清晰、类型明确的 JSON 数组。

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场景 3：日志记录与错误收集

解释：在批处理任务中，可能产生多个警告或错误信息，用 List<string> 或 List<ErrorInfo> 收集后统一处理。

var errors = new List<string>();
foreach (var file in files)
{try { ProcessFile(file); }catch (Exception ex){errors.Add($"处理 {file} 失败: {ex.Message}");}
}
if (errors.Any())
{SendAlertEmail(errors); // 发送汇总错误报告
}

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场景 4：缓存临时计算结果

解释：某些算法（如递归、搜索）会产生中间结果，用 List<T> 缓存可避免重复计算，提升性能。

// 斐波那契数列缓存（简化版）
var fibCache = new List<long> { 0, 1 };
for (int i = 2; i <= n; i++)
{fibCache.Add(fibCache[i - 1] + fibCache[i - 2]);
}
return fibCache[n];

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场景 5：UI 数据绑定（WPF / WinForms）

解释：在桌面应用中，ListBox、DataGridView 等控件常绑定到 List<T>，实现动态数据显示。

// WPF 示例
public partial class MainWindow : Window
{public MainWindow(){InitializeComponent();var items = new List<string> { "Item1", "Item2", "Item3" };MyListBox.ItemsSource = items; // 绑定到 ListBox}
}

💡 结合 ObservableCollection<T> 可实现自动 UI 更新（进阶内容）。

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总结

维度	关键点
核心优势	动态扩容、类型安全、方法丰富
使用原则	优先于数组（除非大小固定且追求极致性能）；绝不使用 ArrayList
注意事项	非线程安全；中间插入/删除效率低；合理预设容量可提升性能
典型场景	数据收集、API 返回、日志记录、缓存、UI 绑定

🌟 一句话记住：
当你需要一个“能自动长大、类型明确、操作方便”的列表时，****List<T> 就是你最好的朋友！

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📚 延伸建议：

• 学完 List<T> 后，可继续学习 Dictionary<TKey, TValue>（键值对场景）和 HashSet<T>（去重场景）
• 实践：尝试用 List<T> 实现一个简单的待办事项（Todo List）控制台程序