学会吊打面试官之deque_面试可以都用deque吗-优快云博客

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小白：大牛，我在学习C++的STL库时发现了一个容器叫做deque，不太了解它的特点和用法，能给我解释一下吗？

大牛：没问题，deque全称叫做“双端队列”，它是一种能够在队列两端进行插入和删除操作的容器。和vector类似，它也是一个动态数组，但是它允许在队列的两端进行插入和删除操作，因此有时候比vector更加灵活。

小白：哦，那么deque和vector的区别是什么？

大牛：除了支持在队列两端进行插入和删除操作外，deque还有一个重要的特点就是它的内存分配方式。vector是一段连续的内存空间，当空间不足时需要重新分配内存并拷贝数据，而deque则是由多个内存块组成的，每个内存块都是一段连续的内存空间，当需要扩容时，只需要分配新的内存块，并将其链接到原来的内存块上，不需要拷贝数据，因此在一些场景下，deque的性能比vector更好。

小白：这么说来，deque用起来是不是比vector更加灵活？

大牛：是的，比如说在实现一个双向队列时，deque就是非常适合的选择。再比如说，在处理一个需要同时访问队列头和队列尾的问题时，deque也是非常有用的容器。

小白：原来如此，那么你能给我举个例子来说明deque的用法吗？

大牛：当然，比如说你在编写一个双向队列来保存整数，那么你可以这样定义：

#include <deque>
#include <iostream>

int main() {
    std::deque<int> myDeque;
    myDeque.push_back(1);
    myDeque.push_back(2);
    myDeque.push_front(3);
    myDeque.push_front(4);
    for(auto it=myDeque.begin(); it!=myDeque.end(); ++it) {
        std::cout << *it << " ";
    }
    std::cout << std::endl;
    return 0;
}

这个例子中，我们使用了deque容器来实现一个双向队列，使用push_back和push_front方法向队列两端插入元素，然后使用迭代器遍历队列并输出元素。注意，由于deque是一个动态数组，因此需要包含deque头文件。

小白：那么，大牛，deque除了可以在队列两端插入和删除元素，还有什么其他用途吗？

大牛：当然了，deque还有一个很重要的特性，它可以高效地在中间插入或删除元素。

小白：中间插入或删除？这不是vector和list的功能吗？

大牛：没错，但是deque在这方面比vector效率更高，比list的内存占用更少。

小白：那是因为它底层实现不同于vector和list吗？

大牛：是的，deque是由多个小的数组组成的，称为缓冲区。每个缓冲区都包含一定数量的元素，缓冲区之间通过指针连接起来。这样，当在deque的中间插入或删除元素时，只需要重新分配一个新的缓冲区，并把指针连接起来即可，而不需要像vector那样重新分配整个数组，或者像list那样重新连接节点。

小白：原来是这样啊，那么有没有什么具体的例子可以说明deque的用法呢？

大牛：当然，比如在处理滑动窗口问题时，通常会用到deque。比如，我们需要对一个长度为n的数组nums中的每个长度为k的子数组求最大值，可以用deque实现。

#include <iostream>
#include <deque>
#include <vector>

using namespace std;

vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {
    vector<int> res;
    deque<int> dq;
    for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {
        if (!dq.empty() && dq.front() == i - k) dq.pop_front();  // 维护窗口大小
        while (!dq.empty() && nums[dq.back()] < nums[i]) dq.pop_back();  // 保证dq中的元素是单调递减的
        dq.push_back(i);
        if (i >= k - 1) res.push_back(nums[dq.front()]);  // 每次取最大值
    }
    return res;
}

int main() {
    vector<int> nums = {1, 3, -1, -3, 5, 3, 6, 7};
    int k = 3;
    vector<int> res = maxSlidingWindow(nums, k);
    for (int i = 0; i < res.size(); i++) {
        cout << res[i] << " ";
    }
    cout << endl;
    return 0;
}

在这个例子中，我们使用一个deque来维护当前窗口内的元素。首先我们把前k个元素加入到dq中，然后从第k+1个元素开始遍历数组，每次维护dq中的元素是单调递减的，即从队首到队尾的元素递减。

小白：那deque的底层实现是什么呢？跟vector和list有什么不同？

大牛：deque的底层实现其实比较复杂，但它的主要特点是支持快速的头部和尾部插入和删除，而且它的内部结构也比较复杂。在STL中，deque通常是由一组连续的内存块构成的，这些内存块称为缓冲区（buffer），每个缓冲区中存放多个元素。deque还有一个控制块（map）用于管理缓冲区，其中每个元素指向一个缓冲区。

小白：听起来好复杂啊，那么用起来有什么需要注意的地方吗？

大牛：因为deque是由多个缓冲区组成的，所以它的内存分配会比较复杂。如果需要高效地使用deque，最好在开始使用前就分配好一定数量的缓冲区，避免频繁地分配和释放内存。

小白：好的，我知道了。那么能给我一个deque的具体使用场景吗？

大牛：当你需要在头部和尾部频繁地插入和删除元素时，deque会比vector更高效。比如，当你需要实现一个双向队列、优先队列、循环队列等数据结构时，可以使用deque来实现。

下面是一个简单的deque使用案例：

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

int main() {
    deque<int> myDeque;

    myDeque.push_front(1);
    myDeque.push_back(2);
    myDeque.push_front(3);
    myDeque.push_back(4);

    for (int i : myDeque) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    myDeque.pop_front();
    myDeque.pop_back();

    for (int i : myDeque) {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;

    return 0;
}

输出结果为：