4.3   列表

列表（list）是一个抽象的数据结构概念，它表示元素的有序集合，支持元素访问、修改、添加、删除和遍历等操作，无须使用者考虑容量限制的问题。列表可以基于链表或数组实现。

• 链表天然可以看作一个列表，其支持元素增删查改操作，并且可以灵活动态扩容。
• 数组也支持元素增删查改，但由于其长度不可变，因此只能看作一个具有长度限制的列表。

当使用数组实现列表时，长度不可变的性质会导致列表的实用性降低。这是因为我们通常无法事先确定需要存储多少数据，从而难以选择合适的列表长度。若长度过小，则很可能无法满足使用需求；若长度过大，则会造成内存空间浪费。

为解决此问题，我们可以使用动态数组（dynamic array）来实现列表。它继承了数组的各项优点，并且可以在程序运行过程中进行动态扩容。

实际上，许多编程语言中的标准库提供的列表是基于动态数组实现的，例如 Python 中的 list 、Java 中的 ArrayList 、C++ 中的 vector 和 C# 中的 List 等。在接下来的讨论中，我们将把“列表”和“动态数组”视为等同的概念。

4.3.1   列表常用操作

1.   初始化列表

我们通常使用“无初始值”和“有初始值”这两种初始化方法：

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 初始化列表
# 无初始值
nums1: list[int] = []
# 有初始值
nums: list[int] = [1, 3, 2, 5, 4]

list.cpp

/* 初始化列表 */
// 需注意，C++ 中 vector 即是本文描述的 nums
// 无初始值
vector<int> nums1;
// 有初始值
vector<int> nums = { 1, 3, 2, 5, 4 };

list.java

/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>();
// 有初始值（注意数组的元素类型需为 int[] 的包装类 Integer[]）
Integer[] numbers = new Integer[] { 1, 3, 2, 5, 4 };
List<Integer> nums = new ArrayList<>(Arrays.asList(numbers));

list.cs

/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<int> nums1 = [];
// 有初始值
int[] numbers = [1, 3, 2, 5, 4];
List<int> nums = [.. numbers];

list_test.go

/* 初始化列表 */
// 无初始值
nums1 := []int{}
// 有初始值
nums := []int{1, 3, 2, 5, 4}

list.swift

/* 初始化列表 */
// 无初始值
let nums1: [Int] = []
// 有初始值
var nums = [1, 3, 2, 5, 4]

list.js

/* 初始化列表 */
// 无初始值
const nums1 = [];
// 有初始值
const nums = [1, 3, 2, 5, 4];

list.ts

/* 初始化列表 */
// 无初始值
const nums1: number[] = [];
// 有初始值
const nums: number[] = [1, 3, 2, 5, 4];

list.dart

/* 初始化列表 */
// 无初始值
List<int> nums1 = [];
// 有初始值
List<int> nums = [1, 3, 2, 5, 4];

list.rs

/* 初始化列表 */
// 无初始值
let nums1: Vec<i32> = Vec::new();
// 有初始值
let nums: Vec<i32> = vec![1, 3, 2, 5, 4];

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 初始化列表 */
// 无初始值
var nums1 = listOf<Int>()
// 有初始值
var numbers = arrayOf(1, 3, 2, 5, 4)
var nums = numbers.toMutableList()

list.rb

# 初始化列表
# 无初始值
nums1 = []
# 有初始值
nums = [1, 3, 2, 5, 4]

list.zig

// 初始化列表
var nums = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
defer nums.deinit();
try nums.appendSlice(&[_]i32{ 1, 3, 2, 5, 4 });

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2.   访问元素

列表本质上是数组，因此可以在 \(O(1)\) 时间内访问和更新元素，效率很高。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 访问元素
num: int = nums[1]  # 访问索引 1 处的元素

# 更新元素
nums[1] = 0    # 将索引 1 处的元素更新为 0

list.cpp

/* 访问元素 */
int num = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0;  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.java

/* 访问元素 */
int num = nums.get(1);  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums.set(1, 0);  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.cs

/* 访问元素 */
int num = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0;  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list_test.go

/* 访问元素 */
num := nums[1]  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0     // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.swift

/* 访问元素 */
let num = nums[1] // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0 // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.js

/* 访问元素 */
const num = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0;  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.ts

/* 访问元素 */
const num: number = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0;  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.dart

/* 访问元素 */
int num = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素

/* 更新元素 */
nums[1] = 0;  // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.rs

/* 访问元素 */
let num: i32 = nums[1];  // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0;             // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 访问元素 */
val num = nums[1]       // 访问索引 1 处的元素
/* 更新元素 */
nums[1] = 0             // 将索引 1 处的元素更新为 0

list.rb

# 访问元素
num = nums[1] # 访问索引 1 处的元素
# 更新元素
nums[1] = 0 # 将索引 1 处的元素更新为 0

list.zig

// 访问元素
var num = nums.items[1]; // 访问索引 1 处的元素

// 更新元素
nums.items[1] = 0; // 将索引 1 处的元素更新为 0

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3.   插入与删除元素

相较于数组，列表可以自由地添加与删除元素。在列表尾部添加元素的时间复杂度为 \(O(1)\) ，但插入和删除元素的效率仍与数组相同，时间复杂度为 \(O(n)\) 。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 清空列表
nums.clear()

# 在尾部添加元素
nums.append(1)
nums.append(3)
nums.append(2)
nums.append(5)
nums.append(4)

# 在中间插入元素
nums.insert(3, 6)  # 在索引 3 处插入数字 6

# 删除元素
nums.pop(3)        # 删除索引 3 处的元素

list.cpp

/* 清空列表 */
nums.clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.push_back(1);
nums.push_back(3);
nums.push_back(2);
nums.push_back(5);
nums.push_back(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.insert(nums.begin() + 3, 6);  // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.erase(nums.begin() + 3);      // 删除索引 3 处的元素

list.java

/* 清空列表 */
nums.clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.add(1);
nums.add(3);
nums.add(2);
nums.add(5);
nums.add(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.add(3, 6);  // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.remove(3);  // 删除索引 3 处的元素

list.cs

/* 清空列表 */
nums.Clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.Add(1);
nums.Add(3);
nums.Add(2);
nums.Add(5);
nums.Add(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.Insert(3, 6);  // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.RemoveAt(3);  // 删除索引 3 处的元素

list_test.go

/* 清空列表 */
nums = nil

/* 在尾部添加元素 */
nums = append(nums, 1)
nums = append(nums, 3)
nums = append(nums, 2)
nums = append(nums, 5)
nums = append(nums, 4)

/* 在中间插入元素 */
nums = append(nums[:3], append([]int{6}, nums[3:]...)...) // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums = append(nums[:3], nums[4:]...) // 删除索引 3 处的元素

list.swift

/* 清空列表 */
nums.removeAll()

/* 在尾部添加元素 */
nums.append(1)
nums.append(3)
nums.append(2)
nums.append(5)
nums.append(4)

/* 在中间插入元素 */
nums.insert(6, at: 3) // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.remove(at: 3) // 删除索引 3 处的元素

list.js

/* 清空列表 */
nums.length = 0;

/* 在尾部添加元素 */
nums.push(1);
nums.push(3);
nums.push(2);
nums.push(5);
nums.push(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.splice(3, 0, 6); // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.splice(3, 1);  // 删除索引 3 处的元素

list.ts

/* 清空列表 */
nums.length = 0;

/* 在尾部添加元素 */
nums.push(1);
nums.push(3);
nums.push(2);
nums.push(5);
nums.push(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.splice(3, 0, 6); // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.splice(3, 1);  // 删除索引 3 处的元素

list.dart

/* 清空列表 */
nums.clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.add(1);
nums.add(3);
nums.add(2);
nums.add(5);
nums.add(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.insert(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.removeAt(3); // 删除索引 3 处的元素

list.rs

/* 清空列表 */
nums.clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.push(1);
nums.push(3);
nums.push(2);
nums.push(5);
nums.push(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.insert(3, 6);  // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.remove(3);    // 删除索引 3 处的元素

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 清空列表 */
nums.clear();

/* 在尾部添加元素 */
nums.add(1);
nums.add(3);
nums.add(2);
nums.add(5);
nums.add(4);

/* 在中间插入元素 */
nums.add(3, 6);  // 在索引 3 处插入数字 6

/* 删除元素 */
nums.remove(3);  // 删除索引 3 处的元素

list.rb

# 清空列表
nums.clear

# 在尾部添加元素
nums << 1
nums << 3
nums << 2
nums << 5
nums << 4

# 在中间插入元素
nums.insert(3, 6) # 在索引 3 处插入数字 6

# 删除元素
nums.delete_at(3) # 删除索引 3 处的元素

list.zig

// 清空列表
nums.clearRetainingCapacity();

// 在尾部添加元素
try nums.append(1);
try nums.append(3);
try nums.append(2);
try nums.append(5);
try nums.append(4);

// 在中间插入元素
try nums.insert(3, 6); // 在索引 3 处插入数字 6

// 删除元素
_ = nums.orderedRemove(3); // 删除索引 3 处的元素

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4.   遍历列表

与数组一样，列表可以根据索引遍历，也可以直接遍历各元素。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 通过索引遍历列表
count = 0
for i in range(len(nums)):
    count += nums[i]

# 直接遍历列表元素
for num in nums:
    count += num

list.cpp

/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
    count += nums[i];
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (int num : nums) {
    count += num;
}

list.java

/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
    count += nums.get(i);
}

/* 直接遍历列表元素 */
for (int num : nums) {
    count += num;
}

list.cs

/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (int i = 0; i < nums.Count; i++) {
    count += nums[i];
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
foreach (int num in nums) {
    count += num;
}

list_test.go

/* 通过索引遍历列表 */
count := 0
for i := 0; i < len(nums); i++ {
    count += nums[i]
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0
for _, num := range nums {
    count += num
}

list.swift

/* 通过索引遍历列表 */
var count = 0
for i in nums.indices {
    count += nums[i]
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0
for num in nums {
    count += num
}

list.js

/* 通过索引遍历列表 */
let count = 0;
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
    count += nums[i];
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (const num of nums) {
    count += num;
}

list.ts

/* 通过索引遍历列表 */
let count = 0;
for (let i = 0; i < nums.length; i++) {
    count += nums[i];
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (const num of nums) {
    count += num;
}

list.dart

/* 通过索引遍历列表 */
int count = 0;
for (var i = 0; i < nums.length; i++) {
    count += nums[i];
}

/* 直接遍历列表元素 */
count = 0;
for (var num in nums) {
    count += num;
}

list.rs

// 通过索引遍历列表
let mut _count = 0;
for i in 0..nums.len() {
    _count += nums[i];
}

// 直接遍历列表元素
_count = 0;
for num in &nums {
    _count += num;
}

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 通过索引遍历列表 */
var count = 0
for (i in nums.indices) {
    count += nums[i]
}

/* 直接遍历列表元素 */
for (num in nums) {
    count += num
}

list.rb

# 通过索引遍历列表
count = 0
for i in 0...nums.length
    count += nums[i]
end

# 直接遍历列表元素
count = 0
for num in nums
    count += num
end

list.zig

// 通过索引遍历列表
var count: i32 = 0;
var i: i32 = 0;
while (i < nums.items.len) : (i += 1) {
    count += nums[i];
}

// 直接遍历列表元素
count = 0;
for (nums.items) |num| {
    count += num;
}

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5.   拼接列表

给定一个新列表 nums1 ，我们可以将其拼接到原列表的尾部。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 拼接两个列表
nums1: list[int] = [6, 8, 7, 10, 9]
nums += nums1  # 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.cpp

/* 拼接两个列表 */
vector<int> nums1 = { 6, 8, 7, 10, 9 };
// 将列表 nums1 拼接到 nums 之后
nums.insert(nums.end(), nums1.begin(), nums1.end());

list.java

/* 拼接两个列表 */
List<Integer> nums1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(new Integer[] { 6, 8, 7, 10, 9 }));
nums.addAll(nums1);  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.cs

/* 拼接两个列表 */
List<int> nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
nums.AddRange(nums1);  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list_test.go

/* 拼接两个列表 */
nums1 := []int{6, 8, 7, 10, 9}
nums = append(nums, nums1...)  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.swift

/* 拼接两个列表 */
let nums1 = [6, 8, 7, 10, 9]
nums.append(contentsOf: nums1) // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.js

/* 拼接两个列表 */
const nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
nums.push(...nums1);  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.ts

/* 拼接两个列表 */
const nums1: number[] = [6, 8, 7, 10, 9];
nums.push(...nums1);  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.dart

/* 拼接两个列表 */
List<int> nums1 = [6, 8, 7, 10, 9];
nums.addAll(nums1);  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.rs

/* 拼接两个列表 */
let nums1: Vec<i32> = vec![6, 8, 7, 10, 9];
nums.extend(nums1);

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 拼接两个列表 */
val nums1 = intArrayOf(6, 8, 7, 10, 9).toMutableList()
nums.addAll(nums1)  // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

list.rb

# 拼接两个列表
nums1 = [6, 8, 7, 10, 9]
nums += nums1

list.zig

// 拼接两个列表
var nums1 = std.ArrayList(i32).init(std.heap.page_allocator);
defer nums1.deinit();
try nums1.appendSlice(&[_]i32{ 6, 8, 7, 10, 9 });
try nums.insertSlice(nums.items.len, nums1.items); // 将列表 nums1 拼接到 nums 之后

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6.   排序列表

完成列表排序后，我们便可以使用在数组类算法题中经常考查的“二分查找”和“双指针”算法。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

list.py

# 排序列表
nums.sort()  # 排序后，列表元素从小到大排列

list.cpp

/* 排序列表 */
sort(nums.begin(), nums.end());  // 排序后，列表元素从小到大排列

list.java

/* 排序列表 */
Collections.sort(nums);  // 排序后，列表元素从小到大排列

list.cs

/* 排序列表 */
nums.Sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列

list_test.go

/* 排序列表 */
sort.Ints(nums)  // 排序后，列表元素从小到大排列

list.swift

/* 排序列表 */
nums.sort() // 排序后，列表元素从小到大排列

list.js

/* 排序列表 */
nums.sort((a, b) => a - b);  // 排序后，列表元素从小到大排列

list.ts

/* 排序列表 */
nums.sort((a, b) => a - b);  // 排序后，列表元素从小到大排列

list.dart

/* 排序列表 */
nums.sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列

list.rs

/* 排序列表 */
nums.sort(); // 排序后，列表元素从小到大排列

list.c

// C 未提供内置动态数组

list.kt

/* 排序列表 */
nums.sort() // 排序后，列表元素从小到大排列

list.rb

# 排序列表
nums = nums.sort { |a, b| a <=> b } # 排序后，列表元素从小到大排列

list.zig

// 排序列表
std.sort.sort(i32, nums.items, {}, comptime std.sort.asc(i32));

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4.3.2   列表实现

许多编程语言内置了列表，例如 Java、C++、Python 等。它们的实现比较复杂，各个参数的设定也非常考究，例如初始容量、扩容倍数等。感兴趣的读者可以查阅源码进行学习。

为了加深对列表工作原理的理解，我们尝试实现一个简易版列表，包括以下三个重点设计。

• 初始容量：选取一个合理的数组初始容量。在本示例中，我们选择 10 作为初始容量。
• 数量记录：声明一个变量 size ，用于记录列表当前元素数量，并随着元素插入和删除实时更新。根据此变量，我们可以定位列表尾部，以及判断是否需要扩容。
• 扩容机制：若插入元素时列表容量已满，则需要进行扩容。先根据扩容倍数创建一个更大的数组，再将当前数组的所有元素依次移动至新数组。在本示例中，我们规定每次将数组扩容至之前的 2 倍。

PythonC++JavaC#GoSwiftJSTSDartRustCKotlinRubyZig

my_list.py

class MyList:
    """列表类"""

    def __init__(self):
        """构造方法"""
        self._capacity: int = 10  # 列表容量
        self._arr: list[int] = [0] * self._capacity  # 数组（存储列表元素）
        self._size: int = 0  # 列表长度（当前元素数量）
        self._extend_ratio: int = 2  # 每次列表扩容的倍数

    def size(self) -> int:
        """获取列表长度（当前元素数量）"""
        return self._size

    def capacity(self) -> int:
        """获取列表容量"""
        return self._capacity

    def get(self, index: int) -> int:
        """访问元素"""
        # 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if index < 0 or index >= self._size:
            raise IndexError("索引越界")
        return self._arr[index]

    def set(self, num: int, index: int):
        """更新元素"""
        if index < 0 or index >= self._size:
            raise IndexError("索引越界")
        self._arr[index] = num

    def add(self, num: int):
        """在尾部添加元素"""
        # 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if self.size() == self.capacity():
            self.extend_capacity()
        self._arr[self._size] = num
        self._size += 1

    def insert(self, num: int, index: int):
        """在中间插入元素"""
        if index < 0 or index >= self._size:
            raise IndexError("索引越界")
        # 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if self._size == self.capacity():
            self.extend_capacity()
        # 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for j in range(self._size - 1, index - 1, -1):
            self._arr[j + 1] = self._arr[j]
        self._arr[index] = num
        # 更新元素数量
        self._size += 1

    def remove(self, index: int) -> int:
        """删除元素"""
        if index < 0 or index >= self._size:
            raise IndexError("索引越界")
        num = self._arr[index]
        # 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for j in range(index, self._size - 1):
            self._arr[j] = self._arr[j + 1]
        # 更新元素数量
        self._size -= 1
        # 返回被删除的元素
        return num

    def extend_capacity(self):
        """列表扩容"""
        # 新建一个长度为原数组 _extend_ratio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        self._arr = self._arr + [0] * self.capacity() * (self._extend_ratio - 1)
        # 更新列表容量
        self._capacity = len(self._arr)

    def to_array(self) -> list[int]:
        """返回有效长度的列表"""
        return self._arr[: self._size]

my_list.cpp

/* 列表类 */
class MyList {
  private:
    int *arr;             // 数组（存储列表元素）
    int arrCapacity = 10; // 列表容量
    int arrSize = 0;      // 列表长度（当前元素数量）
    int extendRatio = 2;   // 每次列表扩容的倍数

  public:
    /* 构造方法 */
    MyList() {
        arr = new int[arrCapacity];
    }

    /* 析构方法 */
    ~MyList() {
        delete[] arr;
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    int size() {
        return arrSize;
    }

    /* 获取列表容量 */
    int capacity() {
        return arrCapacity;
    }

    /* 访问元素 */
    int get(int index) {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= size())
            throw out_of_range("索引越界");
        return arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    void set(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= size())
            throw out_of_range("索引越界");
        arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    void add(int num) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size() == capacity())
            extendCapacity();
        arr[size()] = num;
        // 更新元素数量
        arrSize++;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    void insert(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= size())
            throw out_of_range("索引越界");
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size() == capacity())
            extendCapacity();
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (int j = size() - 1; j >= index; j--) {
            arr[j + 1] = arr[j];
        }
        arr[index] = num;
        // 更新元素数量
        arrSize++;
    }

    /* 删除元素 */
    int remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size())
            throw out_of_range("索引越界");
        int num = arr[index];
        // 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (int j = index; j < size() - 1; j++) {
            arr[j] = arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        arrSize--;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    void extendCapacity() {
        // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组
        int newCapacity = capacity() * extendRatio;
        int *tmp = arr;
        arr = new int[newCapacity];
        // 将原数组中的所有元素复制到新数组
        for (int i = 0; i < size(); i++) {
            arr[i] = tmp[i];
        }
        // 释放内存
        delete[] tmp;
        arrCapacity = newCapacity;
    }

    /* 将列表转换为 Vector 用于打印 */
    vector<int> toVector() {
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        vector<int> vec(size());
        for (int i = 0; i < size(); i++) {
            vec[i] = arr[i];
        }
        return vec;
    }
};

my_list.java

/* 列表类 */
class MyList {
    private int[] arr; // 数组（存储列表元素）
    private int capacity = 10; // 列表容量
    private int size = 0; // 列表长度（当前元素数量）
    private int extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    public MyList() {
        arr = new int[capacity];
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量） */
    public int size() {
        return size;
    }

    /* 获取列表容量 */
    public int capacity() {
        return capacity;
    }

    /* 访问元素 */
    public int get(int index) {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
        return arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    public void set(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
        arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    public void add(int num) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size == capacity())
            extendCapacity();
        arr[size] = num;
        // 更新元素数量
        size++;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    public void insert(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size == capacity())
            extendCapacity();
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (int j = size - 1; j >= index; j--) {
            arr[j + 1] = arr[j];
        }
        arr[index] = num;
        // 更新元素数量
        size++;
    }

    /* 删除元素 */
    public int remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("索引越界");
        int num = arr[index];
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (int j = index; j < size - 1; j++) {
            arr[j] = arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        size--;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    public void extendCapacity() {
        // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        arr = Arrays.copyOf(arr, capacity() * extendRatio);
        // 更新列表容量
        capacity = arr.length;
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    public int[] toArray() {
        int size = size();
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        int[] arr = new int[size];
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            arr[i] = get(i);
        }
        return arr;
    }
}

my_list.cs

/* 列表类 */
class MyList {
    private int[] arr;           // 数组（存储列表元素）
    private int arrCapacity = 10;    // 列表容量
    private int arrSize = 0;         // 列表长度（当前元素数量）
    private readonly int extendRatio = 2;  // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    public MyList() {
        arr = new int[arrCapacity];
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    public int Size() {
        return arrSize;
    }

    /* 获取列表容量 */
    public int Capacity() {
        return arrCapacity;
    }

    /* 访问元素 */
    public int Get(int index) {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= arrSize)
            throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
        return arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    public void Set(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= arrSize)
            throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
        arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    public void Add(int num) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (arrSize == arrCapacity)
            ExtendCapacity();
        arr[arrSize] = num;
        // 更新元素数量
        arrSize++;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    public void Insert(int index, int num) {
        if (index < 0 || index >= arrSize)
            throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (arrSize == arrCapacity)
            ExtendCapacity();
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (int j = arrSize - 1; j >= index; j--) {
            arr[j + 1] = arr[j];
        }
        arr[index] = num;
        // 更新元素数量
        arrSize++;
    }

    /* 删除元素 */
    public int Remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= arrSize)
            throw new IndexOutOfRangeException("索引越界");
        int num = arr[index];
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (int j = index; j < arrSize - 1; j++) {
            arr[j] = arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        arrSize--;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    public void ExtendCapacity() {
        // 新建一个长度为 arrCapacity * extendRatio 的数组，并将原数组复制到新数组
        Array.Resize(ref arr, arrCapacity * extendRatio);
        // 更新列表容量
        arrCapacity = arr.Length;
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    public int[] ToArray() {
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        int[] arr = new int[arrSize];
        for (int i = 0; i < arrSize; i++) {
            arr[i] = Get(i);
        }
        return arr;
    }
}

my_list.go

/* 列表类 */
type myList struct {
    arrCapacity int
    arr         []int
    arrSize     int
    extendRatio int
}

/* 构造函数 */
func newMyList() *myList {
    return &myList{
        arrCapacity: 10,              // 列表容量
        arr:         make([]int, 10), // 数组（存储列表元素）
        arrSize:     0,               // 列表长度（当前元素数量）
        extendRatio: 2,               // 每次列表扩容的倍数
    }
}

/* 获取列表长度（当前元素数量） */
func (l *myList) size() int {
    return l.arrSize
}

/*  获取列表容量 */
func (l *myList) capacity() int {
    return l.arrCapacity
}

/* 访问元素 */
func (l *myList) get(index int) int {
    // 索引如果越界，则抛出异常，下同
    if index < 0 || index >= l.arrSize {
        panic("索引越界")
    }
    return l.arr[index]
}

/* 更新元素 */
func (l *myList) set(num, index int) {
    if index < 0 || index >= l.arrSize {
        panic("索引越界")
    }
    l.arr[index] = num
}

/* 在尾部添加元素 */
func (l *myList) add(num int) {
    // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    if l.arrSize == l.arrCapacity {
        l.extendCapacity()
    }
    l.arr[l.arrSize] = num
    // 更新元素数量
    l.arrSize++
}

/* 在中间插入元素 */
func (l *myList) insert(num, index int) {
    if index < 0 || index >= l.arrSize {
        panic("索引越界")
    }
    // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    if l.arrSize == l.arrCapacity {
        l.extendCapacity()
    }
    // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
    for j := l.arrSize - 1; j >= index; j-- {
        l.arr[j+1] = l.arr[j]
    }
    l.arr[index] = num
    // 更新元素数量
    l.arrSize++
}

/* 删除元素 */
func (l *myList) remove(index int) int {
    if index < 0 || index >= l.arrSize {
        panic("索引越界")
    }
    num := l.arr[index]
    // 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
    for j := index; j < l.arrSize-1; j++ {
        l.arr[j] = l.arr[j+1]
    }
    // 更新元素数量
    l.arrSize--
    // 返回被删除的元素
    return num
}

/* 列表扩容 */
func (l *myList) extendCapacity() {
    // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
    l.arr = append(l.arr, make([]int, l.arrCapacity*(l.extendRatio-1))...)
    // 更新列表容量
    l.arrCapacity = len(l.arr)
}

/* 返回有效长度的列表 */
func (l *myList) toArray() []int {
    // 仅转换有效长度范围内的列表元素
    return l.arr[:l.arrSize]
}

my_list.swift

/* 列表类 */
class MyList {
    private var arr: [Int] // 数组（存储列表元素）
    private var _capacity: Int // 列表容量
    private var _size: Int // 列表长度（当前元素数量）
    private let extendRatio: Int // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    init() {
        _capacity = 10
        _size = 0
        extendRatio = 2
        arr = Array(repeating: 0, count: _capacity)
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    func size() -> Int {
        _size
    }

    /* 获取列表容量 */
    func capacity() -> Int {
        _capacity
    }

    /* 访问元素 */
    func get(index: Int) -> Int {
        // 索引如果越界则抛出错误，下同
        if index < 0 || index >= size() {
            fatalError("索引越界")
        }
        return arr[index]
    }

    /* 更新元素 */
    func set(index: Int, num: Int) {
        if index < 0 || index >= size() {
            fatalError("索引越界")
        }
        arr[index] = num
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    func add(num: Int) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if size() == capacity() {
            extendCapacity()
        }
        arr[size()] = num
        // 更新元素数量
        _size += 1
    }

    /* 在中间插入元素 */
    func insert(index: Int, num: Int) {
        if index < 0 || index >= size() {
            fatalError("索引越界")
        }
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if size() == capacity() {
            extendCapacity()
        }
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for j in (index ..< size()).reversed() {
            arr[j + 1] = arr[j]
        }
        arr[index] = num
        // 更新元素数量
        _size += 1
    }

    /* 删除元素 */
    @discardableResult
    func remove(index: Int) -> Int {
        if index < 0 || index >= size() {
            fatalError("索引越界")
        }
        let num = arr[index]
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for j in index ..< (size() - 1) {
            arr[j] = arr[j + 1]
        }
        // 更新元素数量
        _size -= 1
        // 返回被删除的元素
        return num
    }

    /* 列表扩容 */
    func extendCapacity() {
        // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        arr = arr + Array(repeating: 0, count: capacity() * (extendRatio - 1))
        // 更新列表容量
        _capacity = arr.count
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    func toArray() -> [Int] {
        Array(arr.prefix(size()))
    }
}

my_list.js

/* 列表类 */
class MyList {
    #arr = new Array(); // 数组（存储列表元素）
    #capacity = 10; // 列表容量
    #size = 0; // 列表长度（当前元素数量）
    #extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    constructor() {
        this.#arr = new Array(this.#capacity);
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    size() {
        return this.#size;
    }

    /* 获取列表容量 */
    capacity() {
        return this.#capacity;
    }

    /* 访问元素 */
    get(index) {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
        return this.#arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    set(index, num) {
        if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
        this.#arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    add(num) {
        // 如果长度等于容量，则需要扩容
        if (this.#size === this.#capacity) {
            this.extendCapacity();
        }
        // 将新元素添加到列表尾部
        this.#arr[this.#size] = num;
        this.#size++;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    insert(index, num) {
        if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (this.#size === this.#capacity) {
            this.extendCapacity();
        }
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (let j = this.#size - 1; j >= index; j--) {
            this.#arr[j + 1] = this.#arr[j];
        }
        // 更新元素数量
        this.#arr[index] = num;
        this.#size++;
    }

    /* 删除元素 */
    remove(index) {
        if (index < 0 || index >= this.#size) throw new Error('索引越界');
        let num = this.#arr[index];
        // 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (let j = index; j < this.#size - 1; j++) {
            this.#arr[j] = this.#arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        this.#size--;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    extendCapacity() {
        // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        this.#arr = this.#arr.concat(
            new Array(this.capacity() * (this.#extendRatio - 1))
        );
        // 更新列表容量
        this.#capacity = this.#arr.length;
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    toArray() {
        let size = this.size();
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        const arr = new Array(size);
        for (let i = 0; i < size; i++) {
            arr[i] = this.get(i);
        }
        return arr;
    }
}

my_list.ts

/* 列表类 */
class MyList {
    private arr: Array<number>; // 数组（存储列表元素）
    private _capacity: number = 10; // 列表容量
    private _size: number = 0; // 列表长度（当前元素数量）
    private extendRatio: number = 2; // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    constructor() {
        this.arr = new Array(this._capacity);
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    public size(): number {
        return this._size;
    }

    /* 获取列表容量 */
    public capacity(): number {
        return this._capacity;
    }

    /* 访问元素 */
    public get(index: number): number {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
        return this.arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    public set(index: number, num: number): void {
        if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
        this.arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    public add(num: number): void {
        // 如果长度等于容量，则需要扩容
        if (this._size === this._capacity) this.extendCapacity();
        // 将新元素添加到列表尾部
        this.arr[this._size] = num;
        this._size++;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    public insert(index: number, num: number): void {
        if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (this._size === this._capacity) {
            this.extendCapacity();
        }
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (let j = this._size - 1; j >= index; j--) {
            this.arr[j + 1] = this.arr[j];
        }
        // 更新元素数量
        this.arr[index] = num;
        this._size++;
    }

    /* 删除元素 */
    public remove(index: number): number {
        if (index < 0 || index >= this._size) throw new Error('索引越界');
        let num = this.arr[index];
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (let j = index; j < this._size - 1; j++) {
            this.arr[j] = this.arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        this._size--;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    public extendCapacity(): void {
        // 新建一个长度为 size 的数组，并将原数组复制到新数组
        this.arr = this.arr.concat(
            new Array(this.capacity() * (this.extendRatio - 1))
        );
        // 更新列表容量
        this._capacity = this.arr.length;
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    public toArray(): number[] {
        let size = this.size();
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        const arr = new Array(size);
        for (let i = 0; i < size; i++) {
            arr[i] = this.get(i);
        }
        return arr;
    }
}

my_list.dart

/* 列表类 */
class MyList {
  late List<int> _arr; // 数组（存储列表元素）
  int _capacity = 10; // 列表容量
  int _size = 0; // 列表长度（当前元素数量）
  int _extendRatio = 2; // 每次列表扩容的倍数

  /* 构造方法 */
  MyList() {
    _arr = List.filled(_capacity, 0);
  }

  /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
  int size() => _size;

  /* 获取列表容量 */
  int capacity() => _capacity;

  /* 访问元素 */
  int get(int index) {
    if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
    return _arr[index];
  }

  /* 更新元素 */
  void set(int index, int _num) {
    if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
    _arr[index] = _num;
  }

  /* 在尾部添加元素 */
  void add(int _num) {
    // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    if (_size == _capacity) extendCapacity();
    _arr[_size] = _num;
    // 更新元素数量
    _size++;
  }

  /* 在中间插入元素 */
  void insert(int index, int _num) {
    if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
    // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    if (_size == _capacity) extendCapacity();
    // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
    for (var j = _size - 1; j >= index; j--) {
      _arr[j + 1] = _arr[j];
    }
    _arr[index] = _num;
    // 更新元素数量
    _size++;
  }

  /* 删除元素 */
  int remove(int index) {
    if (index >= _size) throw RangeError('索引越界');
    int _num = _arr[index];
    // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
    for (var j = index; j < _size - 1; j++) {
      _arr[j] = _arr[j + 1];
    }
    // 更新元素数量
    _size--;
    // 返回被删除的元素
    return _num;
  }

  /* 列表扩容 */
  void extendCapacity() {
    // 新建一个长度为原数组 _extendRatio 倍的新数组
    final _newNums = List.filled(_capacity * _extendRatio, 0);
    // 将原数组复制到新数组
    List.copyRange(_newNums, 0, _arr);
    // 更新 _arr 的引用
    _arr = _newNums;
    // 更新列表容量
    _capacity = _arr.length;
  }

  /* 将列表转换为数组 */
  List<int> toArray() {
    List<int> arr = [];
    for (var i = 0; i < _size; i++) {
      arr.add(get(i));
    }
    return arr;
  }
}

my_list.rs

/* 列表类 */
#[allow(dead_code)]
struct MyList {
    arr: Vec<i32>,       // 数组（存储列表元素）
    capacity: usize,     // 列表容量
    size: usize,         // 列表长度（当前元素数量）
    extend_ratio: usize, // 每次列表扩容的倍数
}

#[allow(unused, unused_comparisons)]
impl MyList {
    /* 构造方法 */
    pub fn new(capacity: usize) -> Self {
        let mut vec = Vec::new();
        vec.resize(capacity, 0);
        Self {
            arr: vec,
            capacity,
            size: 0,
            extend_ratio: 2,
        }
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量）*/
    pub fn size(&self) -> usize {
        return self.size;
    }

    /* 获取列表容量 */
    pub fn capacity(&self) -> usize {
        return self.capacity;
    }

    /* 访问元素 */
    pub fn get(&self, index: usize) -> i32 {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if index >= self.size {
            panic!("索引越界")
        };
        return self.arr[index];
    }

    /* 更新元素 */
    pub fn set(&mut self, index: usize, num: i32) {
        if index >= self.size {
            panic!("索引越界")
        };
        self.arr[index] = num;
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    pub fn add(&mut self, num: i32) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if self.size == self.capacity() {
            self.extend_capacity();
        }
        self.arr[self.size] = num;
        // 更新元素数量
        self.size += 1;
    }

    /* 在中间插入元素 */
    pub fn insert(&mut self, index: usize, num: i32) {
        if index >= self.size() {
            panic!("索引越界")
        };
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if self.size == self.capacity() {
            self.extend_capacity();
        }
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for j in (index..self.size).rev() {
            self.arr[j + 1] = self.arr[j];
        }
        self.arr[index] = num;
        // 更新元素数量
        self.size += 1;
    }

    /* 删除元素 */
    pub fn remove(&mut self, index: usize) -> i32 {
        if index >= self.size() {
            panic!("索引越界")
        };
        let num = self.arr[index];
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for j in (index..self.size - 1) {
            self.arr[j] = self.arr[j + 1];
        }
        // 更新元素数量
        self.size -= 1;
        // 返回被删除的元素
        return num;
    }

    /* 列表扩容 */
    pub fn extend_capacity(&mut self) {
        // 新建一个长度为原数组 extend_ratio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        let new_capacity = self.capacity * self.extend_ratio;
        self.arr.resize(new_capacity, 0);
        // 更新列表容量
        self.capacity = new_capacity;
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    pub fn to_array(&mut self) -> Vec<i32> {
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        let mut arr = Vec::new();
        for i in 0..self.size {
            arr.push(self.get(i));
        }
        arr
    }
}

my_list.c

/* 列表类 */
typedef struct {
    int *arr;        // 数组（存储列表元素）
    int capacity;    // 列表容量
    int size;        // 列表大小
    int extendRatio; // 列表每次扩容的倍数
} MyList;

/* 构造函数 */
MyList *newMyList() {
    MyList *nums = malloc(sizeof(MyList));
    nums->capacity = 10;
    nums->arr = malloc(sizeof(int) * nums->capacity);
    nums->size = 0;
    nums->extendRatio = 2;
    return nums;
}

/* 析构函数 */
void delMyList(MyList *nums) {
    free(nums->arr);
    free(nums);
}

/* 获取列表长度 */
int size(MyList *nums) {
    return nums->size;
}

/* 获取列表容量 */
int capacity(MyList *nums) {
    return nums->capacity;
}

/* 访问元素 */
int get(MyList *nums, int index) {
    assert(index >= 0 && index < nums->size);
    return nums->arr[index];
}

/* 更新元素 */
void set(MyList *nums, int index, int num) {
    assert(index >= 0 && index < nums->size);
    nums->arr[index] = num;
}

/* 在尾部添加元素 */
void add(MyList *nums, int num) {
    if (size(nums) == capacity(nums)) {
        extendCapacity(nums); // 扩容
    }
    nums->arr[size(nums)] = num;
    nums->size++;
}

/* 在中间插入元素 */
void insert(MyList *nums, int index, int num) {
    assert(index >= 0 && index < size(nums));
    // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    if (size(nums) == capacity(nums)) {
        extendCapacity(nums); // 扩容
    }
    for (int i = size(nums); i > index; --i) {
        nums->arr[i] = nums->arr[i - 1];
    }
    nums->arr[index] = num;
    nums->size++;
}

/* 删除元素 */
// 注意：stdio.h 占用了 remove 关键词
int removeItem(MyList *nums, int index) {
    assert(index >= 0 && index < size(nums));
    int num = nums->arr[index];
    for (int i = index; i < size(nums) - 1; i++) {
        nums->arr[i] = nums->arr[i + 1];
    }
    nums->size--;
    return num;
}

/* 列表扩容 */
void extendCapacity(MyList *nums) {
    // 先分配空间
    int newCapacity = capacity(nums) * nums->extendRatio;
    int *extend = (int *)malloc(sizeof(int) * newCapacity);
    int *temp = nums->arr;

    // 拷贝旧数据到新数据
    for (int i = 0; i < size(nums); i++)
        extend[i] = nums->arr[i];

    // 释放旧数据
    free(temp);

    // 更新新数据
    nums->arr = extend;
    nums->capacity = newCapacity;
}

/* 将列表转换为 Array 用于打印 */
int *toArray(MyList *nums) {
    return nums->arr;
}

my_list.kt

/* 列表类 */
class MyList {
    private var arr: IntArray = intArrayOf() // 数组（存储列表元素）
    private var capacity: Int = 10 // 列表容量
    private var size: Int = 0 // 列表长度（当前元素数量）
    private var extendRatio: Int = 2 // 每次列表扩容的倍数

    /* 构造方法 */
    init {
        arr = IntArray(capacity)
    }

    /* 获取列表长度（当前元素数量） */
    fun size(): Int {
        return size
    }

    /* 获取列表容量 */
    fun capacity(): Int {
        return capacity
    }

    /* 访问元素 */
    fun get(index: Int): Int {
        // 索引如果越界，则抛出异常，下同
        if (index < 0 || index >= size)
            throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
        return arr[index]
    }

    /* 更新元素 */
    fun set(index: Int, num: Int) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
        arr[index] = num
    }

    /* 在尾部添加元素 */
    fun add(num: Int) {
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size == capacity())
            extendCapacity()
        arr[size] = num
        // 更新元素数量
        size++
    }

    /* 在中间插入元素 */
    fun insert(index: Int, num: Int) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
        // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
        if (size == capacity())
            extendCapacity()
        // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
        for (j in size - 1 downTo index)
            arr[j + 1] = arr[j]
        arr[index] = num
        // 更新元素数量
        size++
    }

    /* 删除元素 */
    fun remove(index: Int): Int {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw IndexOutOfBoundsException("索引越界")
        val num = arr[index]
        // 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
        for (j in index..<size - 1)
            arr[j] = arr[j + 1]
        // 更新元素数量
        size--
        // 返回被删除的元素
        return num
    }

    /* 列表扩容 */
    fun extendCapacity() {
        // 新建一个长度为原数组 extendRatio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
        arr = arr.copyOf(capacity() * extendRatio)
        // 更新列表容量
        capacity = arr.size
    }

    /* 将列表转换为数组 */
    fun toArray(): IntArray {
        val size = size()
        // 仅转换有效长度范围内的列表元素
        val arr = IntArray(size)
        for (i in 0..<size) {
            arr[i] = get(i)
        }
        return arr
    }
}

my_list.rb

### 列表类 ###
class MyList
  attr_reader :size       # 获取列表长度（当前元素数量）
  attr_reader :capacity   # 获取列表容量

  ### 构造方法 ###
  def initialize
    @capacity = 10
    @size = 0
    @extend_ratio = 2
    @arr = Array.new(capacity)
  end

  ### 访问元素 ###
  def get(index)
    # 索引如果越界，则抛出异常，下同
    raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
    @arr[index]
  end

  ### 访问元素 ###
  def set(index, num)
    raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
    @arr[index] = num
  end

  ### 在尾部添加元素 ###
  def add(num)
    # 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    extend_capacity if size == capacity
    @arr[size] = num

    # 更新元素数量
    @size += 1
  end

  ### 在中间插入元素 ###
  def insert(index, num)
    raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size

    # 元素数量超出容量时，触发扩容机制
    extend_capacity if size == capacity

    # 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
    for j in (size - 1).downto(index)
      @arr[j + 1] = @arr[j]
    end
    @arr[index] = num

    # 更新元素数量
    @size += 1
  end

  ### 删除元素 ###
  def remove(index)
    raise IndexError, "索引越界" if index < 0 || index >= size
    num = @arr[index]

    # 将将索引 index 之后的元素都向前移动一位
    for j in index...size
      @arr[j] = @arr[j + 1]
    end

    # 更新元素数量
    @size -= 1

    # 返回被删除的元素
    num
  end

  ### 列表扩容 ###
  def extend_capacity
    # 新建一个长度为原数组 extend_ratio 倍的新数组，并将原数组复制到新数组
    arr = @arr.dup + Array.new(capacity * (@extend_ratio - 1))
    # 更新列表容量
    @capacity = arr.length
  end

  ### 将列表转换为数组 ###
  def to_array
    sz = size
    # 仅转换有效长度范围内的列表元素
    arr = Array.new(sz)
    for i in 0...sz
      arr[i] = get(i)
    end
    arr
  end
end

my_list.zig

// 列表类
fn MyList(comptime T: type) type {
    return struct {
        const Self = @This();

        arr: []T = undefined,                        // 数组（存储列表元素）
        arrCapacity: usize = 10,                     // 列表容量
        numSize: usize = 0,                           // 列表长度（当前元素数量）
        extendRatio: usize = 2,                       // 每次列表扩容的倍数
        mem_arena: ?std.heap.ArenaAllocator = null,
        mem_allocator: std.mem.Allocator = undefined, // 内存分配器

        // 构造函数（分配内存+初始化列表）
        pub fn init(self: *Self, allocator: std.mem.Allocator) !void {
            if (self.mem_arena == null) {
                self.mem_arena = std.heap.ArenaAllocator.init(allocator);
                self.mem_allocator = self.mem_arena.?.allocator();
            }
            self.arr = try self.mem_allocator.alloc(T, self.arrCapacity);
            @memset(self.arr, @as(T, 0));
        }

        // 析构函数（释放内存）
        pub fn deinit(self: *Self) void {
            if (self.mem_arena == null) return;
            self.mem_arena.?.deinit();
        }

        // 获取列表长度（当前元素数量）
        pub fn size(self: *Self) usize {
            return self.numSize;
        }

        // 获取列表容量
        pub fn capacity(self: *Self) usize {
            return self.arrCapacity;
        }

        // 访问元素
        pub fn get(self: *Self, index: usize) T {
            // 索引如果越界，则抛出异常，下同
            if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
            return self.arr[index];
        }  

        // 更新元素
        pub fn set(self: *Self, index: usize, num: T) void {
            // 索引如果越界，则抛出异常，下同
            if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
            self.arr[index] = num;
        }  

        // 在尾部添加元素
        pub fn add(self: *Self, num: T) !void {
            // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
            if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
            self.arr[self.size()] = num;
            // 更新元素数量
            self.numSize += 1;
        }  

        // 在中间插入元素
        pub fn insert(self: *Self, index: usize, num: T) !void {
            if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
            // 元素数量超出容量时，触发扩容机制
            if (self.size() == self.capacity()) try self.extendCapacity();
            // 将索引 index 以及之后的元素都向后移动一位
            var j = self.size() - 1;
            while (j >= index) : (j -= 1) {
                self.arr[j + 1] = self.arr[j];
            }
            self.arr[index] = num;
            // 更新元素数量
            self.numSize += 1;
        }

        // 删除元素
        pub fn remove(self: *Self, index: usize) T {
            if (index < 0 or index >= self.size()) @panic("索引越界");
            var num = self.arr[index];
            // 将索引 index 之后的元素都向前移动一位
            var j = index;
            while (j < self.size() - 1) : (j += 1) {
                self.arr[j] = self.arr[j + 1];
            }
            // 更新元素数量
            self.numSize -= 1;
            // 返回被删除的元素
            return num;
        }

        // 列表扩容
        pub fn extendCapacity(self: *Self) !void {
            // 新建一个长度为 size * extendRatio 的数组，并将原数组复制到新数组
            var newCapacity = self.capacity() * self.extendRatio;
            var extend = try self.mem_allocator.alloc(T, newCapacity);
            @memset(extend, @as(T, 0));
            // 将原数组中的所有元素复制到新数组
            std.mem.copy(T, extend, self.arr);
            self.arr = extend;
            // 更新列表容量
            self.arrCapacity = newCapacity;
        }

        // 将列表转换为数组
        pub fn toArray(self: *Self) ![]T {
            // 仅转换有效长度范围内的列表元素
            var arr = try self.mem_allocator.alloc(T, self.size());
           @memset(arr, @as(T, 0));
            for (arr, 0..) |*num, i| {
                num.* = self.get(i);
            }
            return arr;
        }
    };
}

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