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概念和特點

在 C# 中，List<T> 是一種泛型集合，它提供了一組強大的方法來管理一組有序的對象。列表的特點包括：

• 動態大小
  ：與數組不同，列表的大小會根據需要動態增長或縮小。
• 同類型元素
  ：列表中只能包含一種類型的元素，這個類型在聲明時通過泛型參數 T 指定。
• 隨機訪問
  ：列表支持通過索引快速訪問元素。
• 靈活的操作
  ：列表提供了豐富的方法，如添加、刪除、查找、排序等。

應用場景

• 數據集合管理
  ：當你需要一個可以動態調整大小的數據集合時，列表是一個理想的選擇。
• 數據庫查詢結果
  ：數據庫查詢通常返回可變大小的數據集，列表可以方便地存儲這些結果。
• UI元素管理
  ：在用戶界面編程中，列表可以用來管理動態的控件集合，如下拉菜單項。

方法與屬性

常用方法

• Add(T item)
  ：在列表的末尾添加一個元素。
• AddRange(IEnumerable collection)
  ：添加一個元素集合到列表的末尾。
• Remove(T item)
  ：移除列表中第一個匹配的元素。
• RemoveAt(int index)
  ：移除指定索引處的元素。
• Clear()
  ：移除列表中所有的元素。
• Contains(T item)
  ：判斷元素是否在列表中。
• IndexOf(T item)
  ：查找元素在列表中第一次出現的位置。
• Sort()
  ：對列表中的元素進行排序。
• Reverse()
  ：反轉列表中的元素順序。
• Find(Predicate match)
  ：查找符合條件的第一個元素。
• FindAll(Predicate match)
  ：查找符合條件的所有元素。
• ToArray()
  ：將列表轉換為數組。
• Insert(int index, T item)
  ：在指定位置插入一個元素。
• CopyTo(T[] array, int arrayIndex)
  ：將列表中的元素復制到數組中。

常用屬性

• Count
  ：獲取列表中的元素個數。
• Capacity
  ：獲取或設置列表可以存儲的元素總數。
• Item[int index]
  （索引器）：獲取或設置指定索引處的元素。

示例

基本操作示例

// 創建一個整數列表
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);

// 遍歷列表
foreach (int number in numbers)
{
    Console.WriteLine(number);
}

// 輸出元素個數
Console.WriteLine("Count: " + numbers.Count);

列表初始化和范圍添加

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

// 添加另一個列表的元素
List<string> moreFruits = new List<string> { "Date", "Elderberry" };
fruits.AddRange(moreFruits);

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

查找和排序

// 創建并初始化一個整數列表
List<int> scores = new List<int> { 90, 85, 80, 75, 100 };

// 查找分數大于等于85的所有成績
List<int> highScores = scores.FindAll(score => score >= 85);

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

// 排序列表
scores.Sort();

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

使用LINQ與列表

查找和搜索

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

// 檢查元素是否存在
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);

// 使用謂詞查找元素
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);

排序和反轉

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

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

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

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

LINQ操作

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

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

// 轉換
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($"總和：{sum}");
Console.WriteLine($"平均值：{average}");
Console.WriteLine($"最大值：{max}");

實際應用示例

學生成績管理

namespace AppList
{
    publicclass Student
    {
        publicstring Name { get; set; }
        publicint Score { get; set; }
    }
    internal class Program
    {
        static void Main(string[] args)
        {
            // 創建學生列表
            List<Student> students = new List<Student>
            {
                new Student { Name = "Alice", Score = 95 },
                new Student { Name = "Bob", Score = 85 },
                new Student { Name = "Charlie", Score = 90 }
            };

            // 查找成績最高的學生
            var topStudent = students.OrderByDescending(s => s.Score).First();

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

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

            Console.WriteLine($"最高分學生：{topStudent.Name}，成績：{topStudent.Score}");
            Console.WriteLine($"平均分：{averageScore}");
            Console.WriteLine("及格學生：");
            foreach (var student in passedStudents)
            {
                Console.WriteLine($"{student.Name}，成績：{student.Score}");
            }
        }
    }
}

購物車實現

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

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

            // 計算總價
            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}");
        }
    }
}

性能考慮

• 當頻繁在列表開頭插入或刪除元素時，考慮使用LinkedList
• 預知列表大小時，通過構造函數指定初始容量可以提高性能
• 大量隨機訪問操作時，List比其他集合類型更高效
• 需要唯一元素時，考慮使用HashSet

總結

List是C#中最常用的集合類型之一，它提供了強大的功能和靈活的操作方式。通過合理使用其提供的方法，可以高效地管理和操作數據。在實際開發中，根據具體需求選擇合適的操作方法，可以顯著提高代碼的效率和可維護性。

這篇文章涵蓋了List的主要特性和用法，包含了豐富的示例代碼和實際應用場景。每個示例都附帶了詳細的注釋，便于理解。

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