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List 相关操作

List 是 Kotlin 标准库中最受欢迎的集合类型。对列表元素的索引访问为 List 提供了一组强大的操作。

按索引取元素

List 支持按索引取元素的所有常用操作: elementAt()first()last()取单个元素中列出的其他操作。 List 的特点是能通过索引访问特定元素,因此读取元素的最简单方法是按索引检索它。 这是通过 get() 函数或简写语法 [index] 来传递索引参数完成的。

如果 List 长度小于指定的索引,则抛出异常。 另外,还有两个函数能避免此类异常:

  • getOrElse() 提供用于计算默认值的函数,如果集合中不存在索引,则返回默认值。
  • getOrNull() 返回 null 作为默认值。
fun main() {
//sampleStart
    val numbers = listOf(1, 2, 3, 4)
    println(numbers.get(0))
    println(numbers[0])
    //numbers.get(5)                         // exception!
    println(numbers.getOrNull(5))             // null
    println(numbers.getOrElse(5, {it}))        // 5
//sampleEnd
}

取列表的一部分

除了取集合的一部分中常用的操作, List 还提供 subList() 该函数将指定元素范围的视图作为列表返回。 因此,如果原始集合的元素发生变化,则它在先前创建的子列表中也会发生变化,反之亦然。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = (0..13).toList()
    println(numbers.subList(3, 6))
//sampleEnd
}

查找元素位置

线性查找

在任何列表中,都可以使用 indexOf()lastIndexOf() 函数找到元素的位置。 它们返回与列表中给定参数相等的元素的第一个或最后一个位置。 如果没有这样的元素,则两个函数均返回 -1

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = listOf(1, 2, 3, 4, 2, 5)
    println(numbers.indexOf(2))
    println(numbers.lastIndexOf(2))
//sampleEnd
}

还有一对函数接受谓词并搜索与之匹配的元素:

  • indexOfFirst() 返回与谓词匹配的第一个元素的索引,如果没有此类元素,则返回 -1
  • indexOfLast() 返回与谓词匹配的最后一个元素的索引,如果没有此类元素,则返回 -1
fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4)
    println(numbers.indexOfFirst { it > 2})
    println(numbers.indexOfLast { it % 2 == 1})
//sampleEnd
}

在有序列表中二分查找

还有另一种搜索列表中元素的方法——二分查找算法。 它的工作速度明显快于其他内置搜索功能,但要求该列表按照一定的顺序(自然排序或函数参数中提供的另一种排序)按升序排序过。 否则,结果是不确定的。

要搜索已排序列表中的元素,请调用 binarySearch() 函数,并将该值作为参数传递。 如果存在这样的元素,则函数返回其索引;否则,将返回 (-insertionPoint - 1),其中 insertionPoint 为应插入此元素的索引,以便列表保持排序。 如果有多个具有给定值的元素,搜索则可以返回其任何索引。

还可以指定要搜索的索引区间:在这种情况下,该函数仅在两个提供的索引之间搜索。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf("one", "two", "three", "four")
    numbers.sort()
    println(numbers)
    println(numbers.binarySearch("two"))  // 3
    println(numbers.binarySearch("z")) // -5
    println(numbers.binarySearch("two", 0, 2))  // -3
//sampleEnd
}

Comparator 二分搜索

如果列表元素不是 Comparable,则应提供一个用于二分搜索的 Comparator。 该列表必须根据此 Comparator 以升序排序。来看一个例子:

data class Product(val name: String, val price: Double)

fun main() {
//sampleStart
    val productList = listOf(
        Product("WebStorm", 49.0),
        Product("AppCode", 99.0),
        Product("DotTrace", 129.0),
        Product("ReSharper", 149.0))

    println(productList.binarySearch(Product("AppCode", 99.0), compareBy<Product> { it.price }.thenBy { it.name }))
//sampleEnd
}

这是一个不可排序Product 实例列表,以及一个定义排序的 Comparator:如果 p1 的价格小于 p2 的价格,则产品 p1 在产品 p2 之前。 因此,按照此顺序对列表进行升序排序后,使用 binarySearch() 查找指定的 Product的索引。

当列表使用与自然排序不同的顺序时(例如,对 String 元素不区分大小写的顺序),自定义 Comparator 也很方便。

fun main() {
//sampleStart
    val colors = listOf("Blue", "green", "ORANGE", "Red", "yellow")
    println(colors.binarySearch("RED", String.CASE_INSENSITIVE_ORDER)) // 3
//sampleEnd
}

比较函数二分搜索

使用 比较 函数的二分搜索无需提供明确的搜索值即可查找元素。 取而代之的是,它使用一个比较函数将元素映射到 Int 值,并搜索函数返回 0 的元素。 该列表必须根据提供的函数以升序排序;换句话说,比较的返回值必须从一个列表元素增长到下一个列表元素。

import kotlin.math.sign
//sampleStart
data class Product(val name: String, val price: Double)

fun priceComparison(product: Product, price: Double) = sign(product.price - price).toInt()

fun main() {
    val productList = listOf(
        Product("WebStorm", 49.0),
        Product("AppCode", 99.0),
        Product("DotTrace", 129.0),
        Product("ReSharper", 149.0))

    println(productList.binarySearch { priceComparison(it, 99.0) })
}
//sampleEnd

Comparator 与比较函数二分搜索都可以针对列表区间执行。

List 写操作

除了集合写操作中描述的集合修改操作之外,可变列表还支持特定的写操作。 这些操作使用索引来访问元素以扩展列表修改功能。

添加

要将元素添加到列表中的特定位置,请使用 add()addAll() 并提供元素插入的位置作为附加参数。 位置之后的所有元素都将向右移动。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf("one", "five", "six")
    numbers.add(1, "two")
    numbers.addAll(2, listOf("three", "four"))
    println(numbers)
//sampleEnd
}

更新

列表还提供了在指定位置替换元素的函数——set() 及其操作符形式 []set() 不会更改其他元素的索引。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf("one", "five", "three")
    numbers[1] =  "two"
    println(numbers)
//sampleEnd
}

fill() 简单地将所有集合元素的值替换为指定值。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4)
    numbers.fill(3)
    println(numbers)
//sampleEnd
}

删除

要从列表中删除指定位置的元素,请使用 removeAt() 函数,并将位置作为参数。 在元素被删除之后出现的所有元素索引将减 1。

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf(1, 2, 3, 4, 3)    
    numbers.removeAt(1)
    println(numbers)
//sampleEnd
}

排序

集合排序中,描述了按特定顺序检索集合元素的操作。 对于可变列表,标准库中提供了类似的扩展函数,这些扩展函数可以执行相同的排序操作。 将此类操作应用于列表实例时,它将更改指定实例中元素的顺序。

就地排序函数的名称与应用于只读列表的函数的名称相似,但没有 ed/d 后缀:

asReversed() 在可变列表上调用会返回另一个可变列表,该列表是原始列表的反向视图。在该视图中的更改将反映在原始列表中。 以下示例展示了可变列表的排序函数:

fun main() {
//sampleStart
    val numbers = mutableListOf("one", "two", "three", "four")

    numbers.sort()
    println("Sort into ascending: $numbers")
    numbers.sortDescending()
    println("Sort into descending: $numbers")

    numbers.sortBy { it.length }
    println("Sort into ascending by length: $numbers")
    numbers.sortByDescending { it.last() }
    println("Sort into descending by the last letter: $numbers")
    
    numbers.sortWith(compareBy<String> { it.length }.thenBy { it })
    println("Sort by Comparator: $numbers")

    numbers.shuffle()
    println("Shuffle: $numbers")

    numbers.reverse()
    println("Reverse: $numbers")
//sampleEnd
}