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C#中LinkedList与List的对比及应用实例

article 2025/1/13 3:14:48

在C#中，LinkedList<T> 和 List<T> 都是泛型集合类，但它们在设计目的、性能特性和使用场景上有所不同。

LinkedList

LinkedList<T> 表示一个双向链表的集合。在链表中，每个元素（称为节点）都包含数据和指向列表中下一个节点的引用（在双向链表中，还有指向上一个节点的引用）。

特点：

快速插入和删除：在链表的开头、结尾或任何已知节点处插入或删除元素通常是非常快的操作，因为不需要移动其他元素。
不支持随机访问：由于链表中的元素不是连续存储的，因此不能通过索引直接访问元素。需要从头节点开始遍历链表以找到特定元素。
内存使用：每个节点都需要额外的内存来存储指向其他节点的引用，这可能会导致比数组（如 List<T> 使用的）更高的内存开销。

List

List<T> 表示一个大小可按需动态增长的数组。它是基于数组实现的，但提供了额外的功能来动态调整数组的大小。

特点：

随机访问：由于 List<T> 是基于数组的，因此可以通过索引直接访问任何元素，这使得读取操作非常快。
插入和删除性能：在列表的开头或中间插入或删除元素可能需要移动其他元素，这会导致性能下降。然而，在列表的末尾添加元素通常是非常快的。
内存使用：与链表相比，List<T> 在存储元素时通常具有更低的内存开销，因为它不需要额外的引用来指向其他元素。但是，当列表增长时，它可能需要分配更大的数组并将现有元素复制到新数组中，这可能会导致额外的开销。

以下是一些关于C#中LinkedList<T>和List<T>使用的具体例子，这些例子将展示它们在不同场景下的行为。

LinkedList 示例

using System;
using System.Collections.Generic;

class LinkedListExample
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个LinkedList<string>实例
        LinkedList<string> linkedList = new LinkedList<string>();

        // 在链表末尾添加元素
        linkedList.AddLast("Item 1");
        linkedList.AddLast("Item 2");
        linkedList.AddLast("Item 3");

        // 在链表开头添加元素
        linkedList.AddFirst("Item 0");

        // 查找并修改元素
        LinkedListNode<string> nodeToUpdate = linkedList.Find("Item 2");
        if (nodeToUpdate != null)
        {
            nodeToUpdate.Value = "Item 2 Updated";
        }

        // 删除元素
        linkedList.Remove("Item 3");
        linkedList.RemoveFirst(); // 删除第一个元素
        linkedList.RemoveLast();  // 删除最后一个元素

        // 遍历链表
        Console.WriteLine("Current LinkedList:");
        foreach (var item in linkedList)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个LinkedList<string>实例，并在链表的开头和末尾添加了元素。我们还展示了如何查找并修改链表中的元素，以及如何删除元素。最后，我们使用foreach循环遍历了链表并打印了每个元素。

List 示例

using System;
using System.Collections.Generic;

class ListExample
{
    static void Main()
    {
        // 创建一个List<int>实例
        List<int> list = new List<int>();

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

        // 在指定位置插入元素
        list.Insert(1, 4); // 在索引1的位置插入4

        // 访问元素
        Console.WriteLine("Element at index 2: " + list[2]); // 输出4

        // 删除元素
        list.Remove(3); // 删除值为3的元素
        list.RemoveAt(0); // 删除索引为0的元素

        // 修改元素
        list[1] = 5; // 将索引为1的元素修改为5

        // 遍历列表
        Console.WriteLine("Current List:");
        foreach (var item in list)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }

        // 对列表进行排序
        list.Sort();
        Console.WriteLine("Sorted List:");
        foreach (var item in list)
        {
            Console.WriteLine(item);
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个List<int>实例，并添加了一些整数。我们展示了如何在指定位置插入元素，如何访问元素，以及如何删除和修改元素。我们还使用了foreach循环遍历了列表，并对列表进行了排序。

区别总结

在LinkedList<T>中，添加和删除操作在链表的开头、结尾或已知节点处通常更快，因为不需要移动其他元素。然而，由于链表不支持随机访问，因此不能通过索引直接访问元素。
在List<T>中，可以通过索引直接访问任何元素，这使得读取操作非常快。但是，在列表的中间插入或删除元素可能需要移动其他元素，这会导致性能下降。尽管如此，List<T>通常比LinkedList<T>在内存使用上更紧凑。

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