面试题：Python中使用insert和append方法在列表新增元素的性能差异

Question

在Python中，已知有一个列表 `my_list = [1, 2, 3]`，如果要在列表末尾新增元素4，使用 `append` 方法；如果要在列表开头新增元素0，使用 `insert` 方法。请分别写出代码实现，并简要说明在大量数据操作时，`append` 和 `insert` 方法在性能上的主要差异。

Answer 1

1. 使用 append 方法在列表末尾新增元素4的代码：

my_list = [1, 2, 3]
my_list.append(4)
print(my_list) 

2. 使用 insert 方法在列表开头新增元素0的代码：

my_list = [1, 2, 3]
my_list.insert(0, 0)
print(my_list) 

3. 性能差异：
   • append 方法：在列表末尾添加元素时，平均时间复杂度为 $O(1)$。因为列表在内存中通常是连续存储的，在末尾添加元素只需要在已有内存块的末尾追加新元素，不需要移动其他元素，所以性能高效，适合大量数据的追加操作。
   • insert 方法：在列表开头（或其他非末尾位置）插入元素时，平均时间复杂度为 $O(n)$，其中 $n$ 是列表的长度。因为在插入元素时，需要将插入位置之后的所有元素依次向后移动一个位置，随着列表长度增加，移动元素的开销会显著增大，在大量数据操作时，相比 append 方法，性能会差很多。