在 Java 中构造一个列表

Question

假设我有一个java.util.List list，我想通过在list 的开头添加一个元素e 来创建一个新的List（即，我想缺点 @987654325 @ 和 list)。例如，如果list 是

[1,2,3,4]

而e 是5，那么cons(e,list) 将是

[5,1,2,3,4]

list和cons(e,list)的元素可以共享，但list不能修改。

实现cons 的最简单和/或最有效的方法是什么？结果不可修改是可以的。允许使用 Google Collections Library。

如果list 是com.google.common.collect.ImmutableList 怎么办？

Answer 1

public static<T> List<T> cons(List<T> list, T t) {
    ArrayList<T> result = new ArrayList<T>(list);
    result.add(0, t);
    return result;
}

针对 cme​​ts 编辑： 由于问题要求“实现缺点的最简单和/或最有效的方法”，因此我选择了“最简单”。得知有更有效的方法，我不会感到惊讶。将元素放在列表之前是另一种有效的方法，最初分配正确的大小可能会提高性能。过早的优化是万恶之源。

Answer 2

Clojure 提供了那种 Lisp-y 的东西。虽然大多数人都认为将 Clojure 用于该语言（就像我一样），但 Clojure 库都是真正的 Java 代码，如果您愿意，您可以将 Java 中的数据结构用作一个特殊的库。这样，您将获得执行 cons 等操作的能力，并且获得 Clojure 使用的不变性。 Clojure 数据结构也实现了等效的 Java 类型。

只是一个不同方向的想法。

Answer 3

我相信您真正想要的答案是：

http://functionaljava.googlecode.com/svn/artifacts/2.20/javadoc/fj/data/List.html

该方法甚至被称为cons。

我对这个库没有经验。前几天刚听说。希望一切顺利！

Answer 4

一个有效的解决方案是创建自己的 List 实现，懒惰地委托。如果不可修改，那也不会太麻烦。如果通过工厂方法创建，那么您甚至可以使用两种不同的底层实现之一，具体取决于参数 List 是否实现 RandomAccess。

对于最简单的情况（没有检查是否编译，没有完整性检查等）：

class ConsList<E> extends AbstractList<E>
{
    private final E first;
    private final List<E> rest;

    ConsList( E first, List<E> rest )
    {
        this.first = first;
        this.rest = rest;
    }

    public int get( int index )
    {
        return (index == 0) ? first : rest.get( index - 1 );
    }

    public int size()
    {
        return rest.size() + 1;
    }
}

我确信其他一些方法可以提高效率，而通过扩展 AbstractSequentialList 可以更好地满足顺序情况。

Answer 5

因为您提到了cons 函数，所以我假设您正在使用由cons 单元格组成的链表概念模型来解决这个问题。具体来说，我假设您认为每个列表都有一个 car（第一个元素）和一个 cdr（包含所有后续元素的子列表）。

Java 支持链接列表为java.util.LinkedList。这些对于线性遍历很有用，并且可以非常有效地插入元素。这些与我上面提到的链表最相似。

Java 还提供java.util.ArrayList。这种列表适合随机访问，但在插入元素时可能会很慢。事实上，在列表开头插入元素时，它们的速度最慢。因为ArrayLists 在幕后作为数组实现，所以每个元素都必须在列表中向前复制一个位置，以便为新的第一个元素腾出空间。现在，如果您还需要一个更大的数组，ArrayList 将分配一个新数组，复制所有元素，等等。

（Google 的 ImmutableList 被称为“随机访问”，因此它可能更类似于后者。）

如果您打算经常使用cons 方法，我建议将它与链表一起使用。 cons 操作本质上是在列表的开头添加一个元素。这对于诸如数组之类的线性结构几乎没有意义。出于这个原因，我建议不要使用数组列表：它们在概念上不适合这项工作。

对于非常挑剔的人：因为每次调用 cons 时都会返回一个新列表，所以无论该列表是 LinkedList 还是 ArrayList，都必须进行复制。但是，cons 操作的全部原理是它在链表上进行操作。

public <E> LinkedList<E> cons(E car, List<E> cdr) {
    LinkedList<E> destination = new LinkedList<E>(cdr);
    destination.addFirst(car);
    return destination;
}

请注意，以上代码是在阅读以上答案后编写的，因此对于任何意外抄袭，我深表歉意。如果您看到请告诉我，我会正确确认。

假设您对返回 LinkedList 感到满意，您可以在此示例中使用 ImmutableList 作为 cdr。

Answer 6

这不是众所周知的，但是 Sun javac 编译器 API 包含一个不可变列表实现，它使用 append() 和 prepend() 等方法返回新的不可变列表。要使用它，您需要在 classpath 上使用tools.jar，并且这个 import 语句：

import com.sun.tools.javac.util.List;

示例代码：

final List<Integer> list = List.of(6, 7);
System.out.println(list);

final List<Integer> newList =
    list.prepend(5)                       // this is a new List
        .prependList(List.of(1, 2, 3, 4)) // and another new List
        .append(8)                        // and another
        .reverse();                       // and yet another
System.out.println(newList);

System.out.println(list == newList);

System.out.println(list.getClass());
System.out.println(newList.getClass());

输出：

6,7
8,7,6,5,4,3,2,1
假
com.sun.tools.javac.util.List 类
com.sun.tools.javac.util.List 类

我知道这是一个内部 API，不应该在生产中使用，但它非常有趣（最后是一个感觉不错的 java 集合）。

注意：来自Collection 和List 接口的所有标准可变方法（如add()addAll()）显然都会抛出UnsupportedOperationException。

参考：

• com.sun.tools.javac.util.List （在DocJar）

Answer 7

你能用CompositeCollection吗？

public Collection cons(Collection c1, Collection c2)
{
    CompositeCollection cons = new CompositeCollection();
    cons.addComposited(c1);
    cons.addComposited(c2);
    return cons;
}

这不会受到参数之一是否不可变以及是否仍由原始集合 c1 和 c2 支持的影响。

如果您需要List，我可能会执行以下操作：

public List cons(Collection c1, Collection c2)
{
    ArrayList cons = new ArrayList(c1.size() + c2.size());
    cons.addAll(c1);
    cons.addAll(c2);
    return cons;
}

Answer 8

我将投入我的 2 美分，然后看看是否有人想出更优雅的方法。一般情况下：

<E> List<E> cons(E e, List<E> list) {
    List<E> res = Lists.newArrayListWithCapacity(list.size() + 1);
    res.add(e);
    res.addAll(list);
    return res;
}

用ImmutableList（不知道效率如何）：

<E> ImmutableList<E> cons(E e, ImmutableList<E> list) {
    return ImmutableList.<E>builder()
                        .add(e)
                        .addAll(list)
                        .build();
}

Answer 9

LinkedList 肯定是在列表头部插入项目的最有效方式吗？

只要使用Java自带的LinkedList类

Answer 10

如果您只有 Iterable，则另一种变体。

public static <E> List<E> cons(E e, Iterable<E> iter) {
   List<E> list = new ArrayList<E>();
   list.add(e);
   for(E e2: iter) list.add(e2);
   return list;
}

public static <E> List<E> cons(Iterable<E>... iters) {
   List<E> list = new ArrayList<E>();
   for(Iterable<E> iter: iters) for(E e1: iter1) list.add(e1);
   return list;
}