将一个项目附加到列表的末尾？

Question

要在方案中的位置 0 处插入项目，我可以执行以下操作：

(define 1-to-3 (cons 1 (cons 2 (cons 3 nil))))
(cons 100 1-to-3)
; (100 1 2 3)

是否有一种内置方法可以在列表末尾插入元素（即，将其附加到列表中）？

Answer 1

使用append

在标准 Scheme 中没有内置的方法可以将项目添加到列表的末尾。如果这是您确实需要但不经常做的事情，您可以使用append：

;;; Using append: linear in the length of the list `xs`.
(define (append-item xs x)
  (append xs (list x)))

> (append-item '(1 2 3 4) 5)
(1 2 3 4 5)

选择更好的数据结构

如果您需要在列表末尾添加大量项目，append 将变得昂贵，因为它具有线性时间复杂度。具体的用例将在这里指导您的选择；如果目标是从末尾而不是从前面构建列表，那么最好将列表颠倒过来，正如@Sylwester 所讨论的那样。相反，如果您需要能够从列表的两端 添加和删除元素，您可以考虑使用double-ended queue。您可以自己滚动，也可以使用预先存在的库，例如 SRFI 117 或 SRFI 134。

如果不遍历列表、维护索引或在 Scheme 中维护指向最后一对列表的指针，就无法获取最后一对列表。您可以直接遍历列表（但具有线性时间复杂度）；您可以通过维护状态（例如，索引或尾指针）来获得恒定的时间复杂度。当您开始走这条路时，您可能希望创建某种抽象细节的数据结构。双端队列是这种数据结构的一个例子，但就像@WillNess has observed，它可能是比你需要的更多的数据结构。可以创建更简单的数据结构，但细节取决于实际用例。

列表上的变异

您可以使用突变将元素添加到列表的末尾，但这在Scheme 中不是惯用的，无论如何这可能是个坏主意。 （尽管您可能会发现在双端队列或类似数据结构的实现中使用了突变）。您可以改变输入列表中的最后一对，使用set-cdr! 附加一个包含新元素的列表，如下所示：

;;; Using `set-cdr!`: this is still linear in the length of `xs`, since it
;;; requires `length`.
(define (append-item! xs x)
  (set-cdr! (list-tail xs (- (length xs) 1)) (list x))
  xs)

> (append-item! (list 1 2 3 4) 5)
(1 2 3 4 5)
> (append-item! (list 1 2 3 4) 5)
(1 2 3 4 5)
> (define xs (list 1 2 3 4))
> (append-item! xs 5)
(1 2 3 4 5)
> xs
(1 2 3 4 5)

这是一个坏主意，因为：1）您不应该尝试在 Scheme 中修改列表文字，这意味着您必须注意给 append-item! 的列表的出处，以及 2）它在无论如何，它的输入列表的长度。

Answer 2

将单个元素附加到列表中是线性在列表大小中，因此它不是“常见”操作。

虽然可以使用last 和(setf car)：

(defparameter *l* (list 1 2 3))
==> *L*
* (setf (cdr (last *l*)) (list 4))
==> (4)
* *l*
==> (1 2 3 4)

如果你真的想在 end 处追加，你可能想使用 vector-push-extend 改为 （适用于可扩展数组而不是列表）。

Answer 3

原因是列表是一个单链表。这样的结构可以在 O(1) 中删除或添加到开头，而对结尾执行相同操作意味着重新创建列表或至少对其进行迭代并改变尾部。

如果您正在构建一个列表，最好将其反向构建，然后对结果进行一次反向操作。例如。

(define (add-1 lst)
  (define (helper lst acc)
    (if (null? lst)
        (reverse acc)
        (helper (cdr lst) (cons (+ 1 (car lst)) acc))))

  (helper lst '()))

现在的最终结果是 O(n)，而如果我改为使用 (append acc (list (+ 1 (car lst)))) 而不是使用 reverse，结果将是相同的，但它会创建一个包含 0...n 个元素的新列表除了最后一个之外，所有的都需要垃圾收集。时间复杂度是 O(n^2) 因为append 是 O(n) 并且它是为每个元素完成的。随着列表越来越大，append 版本的性能很快就会很差。

Answer 4

以下是您可以实现此功能的示例方式：

(define (list-append lst elem)
  (if (null? lst)
      (cons elem nil) ; for empty element, extend by the list of elem
      (cons (car lst) (list-append (cdr lst) elem))))

(list-append (list-append 1-to-3 77) 200)
; (1 2 3 77 200)