STL容器之 deque

deque是双端队列(double-ended queue)的缩写。deque是一种顺序容器,元素按线性次序排列。

deque有如下的特性:

  • 元素可以通过索引下标访问。
  • 可以任意方向使用迭代器。
  • 元素可以高效的在首尾两端添加或删除。

deque提供的功能和vector比较相似,不同之处在于,deque可以首尾高效的添加或删除元素,而vector只能在尾部添加删除元素。另外,与vector不同,deque不保证内部存储的元素连续排列,因此不能通过元素指针算数运算访问其他元素。


1、类型声明

template < class T, class Allocator = allocator<T> > class deque; 

  • T:元素类型;
  • Allocator:内存分配器类型。

2、构造函数

2.1、构造函数声明

explicit deque ( const Allocator& = Allocator() );
explicit deque ( size_type n, const T& value= T(), const Allocator& = Allocator() );
template <class InputIterator>
    deque ( InputIterator first, InputIterator last, const Allocator& = Allocator() );
deque ( const deque<T,Allocator>& x );

2.2、使用示例

  // constructors used in the same order as described above:
  deque<int> first;                                // empty deque of ints
  deque<int> second (4,100);                       // four ints with value 100
  deque<int> third (second.begin(),second.end());  // iterating through second
  deque<int> fourth (third);                       // a copy of third


3、迭代器

迭代器函数
函数说明
begin返回正向迭代器首元引用
end返回正向迭代器最后一个元素的后面的引用(不能解引用)
rbegin返回反向迭代器首元引用
rend返回反向迭代器最后一个元素的后面的引用(不能解引用)

4、容量函数

容量函数
函数说明
size返回容器中的元素数量
max_size返回容器理论上能够容纳的元素数量的最大值
resize改变容器中元素的数量。如果容器中元素的数量小于resize参数指定值,则在容器尾部插入差值数量的元素;如果容器中元素的数量大于resize参数指定值,则容器尾部多余的元素则被舍弃。
empty返回容器是否为空的布尔值。

5、元素访问

元素访问函数
函数说明
operator[]通过下标索引访问元素,返回元素的引用。
at通过下标索引访问元素,返回元素的引用。与operator[]不同之处在于,at函数在指定下标参数越界时,将抛出out_of_range异常。
front返回容器的第一个元素。如果容器为空,访问将越界。
back返回容器的最后一个元素。如果容器为空,访问将越界。

6、修改

容器修改函数
函数说明
assign为容器赋新值,旧值被舍弃。这个函数有两个重载,一个是使用迭代器,另一个是赋n个相同的值。
push_back在尾部插入新值。
push_front在头部插入新值。
pop_back舍弃尾部最后一个元素。该函数会调用舍弃值的析构函数(如果有的话)。
pop_front舍弃头部第一个元素。该函数会调用舍弃值的析构函数(如果有的话)。
insert在由迭代器指定的位置前,插入一个或多个元素。
erase舍弃由迭代器指定的1个或多个元素。
swap与另一个同类型的deque交换元素。没有复制拷贝操作,效率很高。迭代器继续有效。
clear清空容器,所有元素被舍弃,调用元素的析构函数,容器的size将变为0。


代码示例:

#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

int main ()
{
    deque<int> dq8(8, 8); 
    deque<int> dq6(6, 6); 

    deque<int>::iterator it_begin = dq8.begin (); 
    deque<int>::iterator it_end = dq8.end (); 

    deque<int>::iterator it; 
    for (it = it_begin; it != it_end; ++it)
        cout << *it << " ";
    cout << endl;

    cout << dq8.size () << " " << dq6.size () << endl;
    dq8.swap (dq6);

    cout << dq8.size () << " " << dq6.size () << endl;

    for (it = it_begin; it != it_end; it++) 
        cout << *it << " ";
    cout << endl;
}

输出:

8 8 8 8 8 8 8 8
8 6
6 8
8 8 8 8 8 8 8 8



### C++ STL `deque` 使用方法及特性 #### 一、基本概念 `std::deque<T>` 是标准模板库(STL)提供的一种双端队列容器,支持快速的随机访问以及高效的两端插入和删除操作。这种灵活性使得它适用于多种场景下的数据存储需求。 #### 二、主要功能与使用方式 ##### (一)创建与初始化 可以像其他STL容器一样通过默认构造函数来实例化一个空的`deque`对象;也可以指定初始大小或填充特定数量相同类型的元素进行初始化[^4]。 ```cpp // 创建一个整型dequeue,默认无参数则为空 std::deque<int> myDeque; // 初始化含有五个零值整数的dequeue std::deque<int> anotherDeque(5, 0); ``` ##### (二)元素存取 提供了`front()`获取头部元素引用,`back()`获得尾部元素引用的方法。对于任意位置上的元素,则可以直接利用下标运算符[]来进行读写操作。 ```cpp myDeque.push_back(1); // 向后追加新项 anotherDeque.front(); // 访问第一个元素 anotherDeque.back(); // 获取最后一个元素 anotherDeque[2]; // 索引第三个元素 (假设存在) ``` ##### (三)增删改查 - 插入:除了常规的`push_back()/push_front()`外,在C++20版本之后还增加了更灵活的方式——`emplace_*`系列成员函数允许直接在目标地点构建对象而无需先创建临时变量再转移所有权[^3]; - 删除:不仅能够分别针对前后两端调用`pop_back()/pop_front()`移除单个节点,还可以借助于新增API如`erase_if()`批量清除符合条件的所有条目[^1]; - 修改:可通过迭代器配合算法库中的工具完成复杂变换任务,比如下面的例子展示了如何将每一个数值翻倍处理[^2]: ```cpp std::for_each(myDeque.begin(), myDeque.end(), [](int& elem){ elem *= 2; }); ``` ##### (四)查询统计 为了方便开发者判断当前状态,内置了一些辅助性的属性接口,例如检测是否为空(`empty()`)或是计算总长度(`size()`)等. #### 三、内部结构特点分析 不同于连续内存布局的传统数组向量(vector),`deque`采用了分段式的管理策略,即将整个序列分割成若干固定大小的小块(block),每一块之间保持一定间隔以便后续扩展时能更容易找到合适的位置安插新的片段而不至于频繁触发大规模重定位动作。这样的设计既保留了一定程度上类似于链表那样动态调整的优势,又兼顾到了接近线性寻址所带来的性能提升效果. #### 四、适用范围对比总结 当面对需要频繁执行双向末端更新且偶尔涉及中间部分修改的应用场合时,选用`deque`往往可以获得更好的综合表现。然而值得注意的是由于其特殊的组织形式可能会造成缓存命中率下降进而影响到某些情况下顺序扫描效率,所以在实际项目选型过程中应当权衡利弊做出合理抉择.
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