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Scala 中的数组和List的区别

news 来源：原创 2025/6/22 2:58:59

在 Scala 中，数组（Array）和列表（List）是两种常用的集合类型，但它们的设计目的、特性和使用场景有所不同。以下是它们的详细区别：

1. 可变性

数组（Array）：
- 数组是可变的，即数组中的元素可以被修改。
- 数组的大小在创建时固定，不能动态调整。
列表（List）：
- 列表是不可变的，即列表中的元素不能被修改。
- 列表的大小可以动态调整，支持高效的头部添加和尾部追加操作。

示例：

// 数组
val arr = Array(1, 2, 3)
arr(0) = 10 // 修改数组元素
println(arr.mkString(", ")) // 输出: 10, 2, 3

// 列表
val list = List(1, 2, 3)
// list(0) = 10 // 错误！列表是不可变的
val newList = 0 :: list // 创建新列表，头部添加元素
println(newList) // 输出: List(0, 1, 2, 3)

2. 性能特点

数组（Array）：
- 随机访问：数组支持高效的随机访问（时间复杂度为 O(1)），因为数组是基于连续内存的。
- 修改元素：数组支持高效的修改操作（时间复杂度为 O(1)）。
- 插入/删除：数组的插入和删除操作效率较低（时间复杂度为 O(n)），因为需要移动元素。
列表（List）：
- 头部操作：列表支持高效的头部添加和删除操作（时间复杂度为 O(1)）。
- 尾部操作：列表的尾部操作效率较低（时间复杂度为 O(n)），因为需要遍历整个列表。
- 随机访问：列表的随机访问效率较低（时间复杂度为 O(n)）。

示例：

// 数组的随机访问
val arr = Array(1, 2, 3)
println(arr(1)) // 输出: 2

// 列表的头部操作
val list = List(1, 2, 3)
val newList = 0 :: list // 头部添加元素
println(newList) // 输出: List(0, 1, 2, 3)

3. 内存结构

数组（Array）：
- 数组是基于连续内存的数据结构，元素在内存中是连续存储的。
- 数组的大小固定，创建时需要指定大小。
列表（List）：
- 列表是基于链表的数据结构，元素在内存中是非连续存储的。
- 列表的大小可以动态调整，适合频繁的头部操作。

4. 使用场景

数组（Array）：
- 适合需要频繁随机访问和修改元素的场景。
- 适合处理固定大小的数据集。
- 适合与 Java 互操作，因为 Scala 的 Array 可以直接映射为 Java 的数组。
列表（List）：
- 适合需要频繁头部操作的场景（如递归算法、函数式编程）。
- 适合处理动态大小的数据集。
- 适合不可变数据的场景。

5. 创建方式

数组（Array）：

使用 Array 关键字创建：
```
val arr = Array(1, 2, 3)
```

使用 new 关键字创建：

val arr = new Array[Int](3) // 创建长度为 3 的数组
arr(0) = 1
arr(1) = 2
arr(2) = 3

列表（List）：
- 使用 List 关键字创建：
```
val list = List(1, 2, 3)
```
- 使用 :: 操作符创建：
```
val list = 1 :: 2 :: 3 :: Nil
```

6. 常用操作

数组（Array）：
- 修改元素：
```
arr(0) = 10
```
- 遍历数组：
```
for (elem <- arr) println(elem)
```
- 转换为其他集合：
```
val list = arr.toList
```
列表（List）：
- 头部添加元素：
```
val newList = 0 :: list
```
- 拼接列表：
```
val combined = list1 ::: list2
```
- 转换为其他集合：
```
val arr = list.toArray
```

7. 与 Java 的互操作性

数组（Array）：
- Scala 的 Array 可以直接与 Java 的数组互操作。
- 例如，Scala 的 Array[Int] 可以直接传递给 Java 的 int[]。
列表（List）：
- Scala 的 List 与 Java 的集合不直接兼容，需要通过 JavaConverters 进行转换。

8. 总结对比

特性	数组（Array）	列表（List）
可变性	可变的	不可变的
随机访问	高效（O(1)）	低效（O(n)）
头部操作	低效（O(n)）	高效（O(1)）
尾部操作	低效（O(n)）	低效（O(n)）
内存结构	连续内存	链表结构
大小	固定大小	动态大小
适用场景	随机访问、修改元素	头部操作、函数式编程
与 Java 互操作	直接兼容	需要转换