探索Dart语言核心数据结构，从List、Set、Map基础三剑客到Queue、LinkedList进阶结构

1. 写在前面：为什么选择Dart？

作为Google亲儿子的编程语言，Dart凭借其在Flutter生态中的核心地位，近年来越来越受开发者关注。但抛开Flutter的"明星光环"，Dart本身也是一门值得探索的现代编程语言。今天我们就从最基础的数据结构入手，看看这个在2011年诞生的语言，如何用简洁的语法帮我们解决实际问题。

2. 基础数据结构三剑客

2.1 List：你的万能口袋

就像哆啦A梦的次元袋，List能装下各种类型的数据。Dart中的List有两种打开方式：

// 固定长度的List（就像定制的收纳盒）
List<int> fixedList = List<int>.filled(3, 0); // 创建包含3个0的列表
fixedList[1] = 42; // 修改第二个元素

// 可变长度的List（像可伸缩的橡皮袋）
var dynamicList = [1, '二', 3.0]; // 混合类型也可以
dynamicList.add('新成员'); // 动态添加元素
dynamicList.removeAt(0); // 移除第一个元素

// 特别提示：Dart的List支持扩展运算符
var combined = [...fixedList, ...dynamicList]; // 合并两个列表

典型应用场景：

• 需要保持元素顺序的集合（如聊天记录）
• 需要频繁通过索引访问元素
• 需要实现类似栈（后进先出）的结构

2.2 Set：拒绝重复的洁癖患者

如果你需要保证元素的唯一性，Set就是你的最佳拍档。Dart使用{}语法糖让Set操作更直观：

var uniqueNumbers = {1, 2, 3};
var duplicateCheck = {1, 2, 2}; // 自动去重，实际存储{1, 2}

// 集合运算演示
var setA = {1, 2, 3};
var setB = {3, 4, 5};

print(setA.union(setB));     // 并集：{1,2,3,4,5}
print(setA.intersection(setB)); // 交集：{3}
print(setA.difference(setB));  // 差集：{1,2}

// 快速去重小技巧
var duplicatedList = [1, 2, 2, 3, 3];
var uniqueList = duplicatedList.toSet().toList(); // [1,2,3]

使用场景：

• 用户标签系统
• IP地址白名单
• 需要快速判断元素是否存在

2.3 Map：键值配对的百宝箱

当需要建立明确的对应关系时，Map就该闪亮登场了。Dart的Map语法简洁得让人感动：

// 创建方式一：字面量语法
var userInfo = {
  'name': '张三',
  'age': 28,
  'isVIP': true
};

// 创建方式二：构造函数
var config = Map<String, dynamic>();
config['theme'] = 'dark';
config['fontSize'] = 16;

// 安全访问技巧
print(userInfo['name'] ?? '未知用户'); // 使用空安全运算符
print(userInfo.containsKey('age') ? userInfo['age'] : 0);

// 遍历的三种姿势
userInfo.forEach((key, value) => print('$key: $value'));
for (var entry in userInfo.entries) {
  print('${entry.key} -> ${entry.value}');
}

典型用例：

• 用户配置存储
• 数据缓存系统
• API响应解析

3. 进阶数据结构挑战

3.1 Queue：排队专业户

当需要先进先出(FIFO)结构时，Dart的Queue就派上用场了：

import 'dart:collection';

void main() {
  var ticketQueue = Queue<String>();
  
  // 排队买票
  ticketQueue.add('王五');
  ticketQueue.add('赵六');
  ticketQueue.addFirst('VIP客户'); // 插队到队首
  
  print(ticketQueue.removeFirst()); // 输出VIP客户
  print(ticketQueue.length); // 剩余2人
  
  // 批量操作
  ticketQueue.addAll(['孙七', '周八']);
  ticketQueue.removeWhere((name) => name.length > 2); // 过滤长名字
}

适用场景：

• 消息队列处理
• 浏览器历史记录
• 订单处理系统

3.2 LinkedList：自定义链表

当需要高效插入删除时，Dart提供了LinkedList的解决方案：

import 'dart:collection';

class Student extends LinkedListEntry<Student> {
  final String name;
  int score;
  
  Student(this.name, this.score);
  
  @override
  String toString() => '$name: $score';
}

void main() {
  var classList = LinkedList<Student>();
  
  // 添加学生
  classList.add(Student('小明', 90));
  var xiaohong = Student('小红', 85);
  classList.add(xiaohong);
  
  // 插入操作
  classList.first.insertAfter(Student('小刚', 88));
  
  // 修改成绩
  xiaohong.score += 5;
  
  // 遍历链表
  for (var student in classList) {
    print(student);
  }
}

优势场景：

• 需要频繁插入删除的日志系统
• 实现LRU缓存淘汰算法
• 音乐播放列表

4. 性能对比与选择指南

4.1 数据结构性能矩阵

4.2 选择策略

• 数据量小（<100）：随意选择，开发效率优先
• 需要唯一性：首选Set，次选Map
• 键值对关系：无脑选Map
• 频繁增删：LinkedList或Queue
• 排序需求：List配合sort()方法
• 多类型存储：List或自定义类

5. 常见坑点预警

5.1 类型安全陷阱

// 危险操作：动态类型
var mixedList = [1, '二', 3.0]; 
mixedList.add(true); // 编译通过但存在隐患

// 推荐做法：明确类型
List<num> safeList = [1, 2, 3];
safeList.add(3.14); // 合法
// safeList.add('字符串'); // 编译报错

5.2 迭代器失效问题

var numbers = [1, 2, 3, 4, 5];

// 错误示范：遍历时修改
for (var num in numbers) {
  if (num % 2 == 0) {
    numbers.remove(num); // 可能引发并发修改异常
  }
}

// 正确做法：使用removeWhere
numbers.removeWhere((num) => num % 2 == 0);

5.3 相等性判断玄学

// 对象比较示例
class Point {
  final int x, y;
  Point(this.x, this.y);
}

void main() {
  var p1 = Point(1, 2);
  var p2 = Point(1, 2);
  
  print(p1 == p2); // 输出false！需要重写==运算符
}

6. 未来扩展：与Flutter的化学反应

虽然本文聚焦Dart原生数据结构，但在实际Flutter开发中，这些基础结构会与框架深度结合：

// 在StatefulWidget中的应用
class Counter extends StatefulWidget {
  @override
  _CounterState createState() => _CounterState();
}

class _CounterState extends State<Counter> {
  List<int> _history = []; // 记录计数历史
  
  void _increment() {
    setState(() {
      _history.add(_history.length + 1);
    });
  }
  
  @override
  Widget build(BuildContext context) {
    return Column(
      children: [
        Text('历史记录：$_history'),
        ElevatedButton(
          onPressed: _increment,
          child: Text('+1'),
        ),
      ],
    );
  }
}

7. 总结：选择即艺术

通过本文的探索，我们发现Dart的数据结构设计处处体现着实用主义哲学。没有银弹数据结构，只有最适合当前场景的选择。记住几个黄金法则：

1. 明确需求：先想清楚需要什么操作（增删改查？排序？）
2. 量体裁衣：根据数据规模选择合适结构
3. 类型安全：尽可能使用泛型约束
4. 性能意识：大数据量时关注时间复杂度
5. 保持灵活：Dart的集合转换非常方便，不要过度设计

最后送给各位Dart新人的建议：多读官方文档（特别是dart:collection库），多写测试用例，在实践中感受不同数据结构的微妙差异。Happy coding！