为啥 Python 列表在实现为动态数组时称为“列表”

Posted 2023-02-23

【中文标题】为啥 Python 列表在实现为动态数组时称为“列表”

【英文标题】：Why are Python Lists called 'lists' when they are implemented as dynamic arrays为什么 Python 列表在实现为动态数组时称为“列表”

【发布时间】：2018-08-04 14:21:22

【问题描述】：

我不是如何实现 Python 列表的专家，但据我了解，它们是作为动态数组而不是链表实现的。因此，我的问题是，如果 python 列表被实现为数组，为什么它们被称为“列表”而不是“数组”。

这只是一个语义问题还是背后有一些更深层次的技术原因。 Python 中的动态数组实现是否接近于列表实现？还是因为动态数组实现使其行为比数组更接近列表的行为？还是其他我不明白的原因？

需要明确的是，我并没有具体询问 Python 列表如何或为什么实现为动态数组，尽管这可能与答案相关。

【问题讨论】：

确实是一个数组。但我对命名的有根据的猜测是，array 通常在许多语言中都暗示 all of the same type。在 Python 中并非如此。

arrays 在 Python 中（例如在 array.array 中）是某种类型的同构容器。 lists 包含 any 对象。此外 - 数组因为它们通常用于不可变类型，所以可以共享切片范围的“视图”，这样就不会进行复制。请参阅：例如docs.python.org/3/library/stdtypes.html#memoryview 甚至numpy.arrays

数组通常包含相同数据类型的元素。但是，另一方面，列表可以包含所有数据类型的元素。

它们以list abstract data type 命名，而不是链表。

【参考方案1】：

它们以list abstract data type 命名，而不是链表。这类似于Java的List接口和C#的List<T>的命名。

【参考方案2】：

如***文章中所指出的，进一步详细说明user2357112's answer：

在计算机科学中，列表或序列是一种抽象数据类型， 表示可数个有序值，其中相同的值 可能不止一次。

进一步，

列表数据类型通常使用数组数据结构或某种链表来实现，但其他数据结构可能更适合某些应用程序。

在 CPython 中，列表被实现为指针的动态数组，它们的行为比Array abstract data type 更接近于 List 抽象数据类型。从这个角度来看，“List”的命名是准确的。

【参考方案3】：

在实现列表的一天结束时，您想要的是常量（O（1））访问（a [i]），插入（a.append（i））和删除（a.remove（i） ) 次。对于链表，其中一些操作可能会像 O(n) 一样慢，即如果您没有指向尾部的指针，则删除链表的最后一个元素。

使用动态数组，您可以获得恒定的删除和访问时间，但是删除呢？在这里，我们得到摊销的常数时间。那是什么？如果数组中充满了 N 个元素，则插入将花费 O(N) 并且您最终会得到一个大小为 2N 的数组。这是一个罕见的事件，因此我们说我们已经摊销了 O(1)。

希望对你有帮助。

来源： https://docs.python.org/2/faq/design.html

【讨论】：

你的问题倒过来了。这不是“如果它们被称为列表，为什么要使用数组来实现它们”；这是“如果它们是用数组实现的，为什么它们被称为列表”。

您的回答在谈到删除时也很混乱。你说删除是常数时间，然后你说它是摊销常数时间，但这些都不是真的。

那么你会如何描述从列表中删除一个元素的时间呢？如果我错了，你应该提供一些证据来帮助我理解。

按索引删除所花费的时间与必须移动以缩小差距的元素数量成正比；按值删除所花费的时间与列表的大小成正比，因为除了移动元素之外，Python 还需要找到要删除的元素。