顺序容器——deque

deque作为C++ STL中的顺序容器,采用双端队列设计,支持在头部和尾部高效地进行插入和删除操作,时间复杂度为O(1)。deque不设容量限制,由多个连续线性空间动态组合而成,可在需要时扩展。其优点在于快速的头尾操作及直接访问,但按位置插入和删除效率较低。deque适用于需要在两端频繁操作且不关心元素内部指针的场景。文章将探讨deque的适用场景及操作函数。

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deque的底层实现是一个双端队列,即是一种双向开口的连续线性空间,在其头部和尾部都可以做插入和删除的操作,且时间复杂度都为O(1)。

deque没有容量观念,因为它是动态地以分段连续空间组合而成,随时可以增加一段新的空间并组合起来。

1、deque容器的优缺点

优点:支持快速的头插尾插和头删尾删以及直接访问

缺点:按位置插入和删除的时间复杂度大

2.deque的适用场景

  • 需要在两端安插和移除元素(毕竟双端队列)

  • 无需指向容器内的元素

  • 要求不再使用的元素必须释放

3.deque的相关操作函数

deque<elem> c          //default构造函数,产生一个空的deque
deque<elem> c(c2)      //copy构造函数,建立c2的同型deque并成为c2的一份拷贝
deque<elem> c(n)       //利用default构造函数生成一个大小为n的deque
deque<elem> c(n,t)     //建立一个大小为n的deque,每个元素值都是t
deque<elem> c(beg,end) //建立一个deque,以区间[beg,end)作为元素初值
c.~deque()             //销毁所有元素,释放内存

c.empty()              //返回容器是否为空
c.size()               //返回目前的元素个数
c.max_size()           //返回元素个数之最大可能量
c.shrink_to_fit()      //要求降低容量,以符合元素个数
c[id]                  //返回索引id指向的元素,不检查范围
c.at(id)               //返回索引id指向的元素,如果超出范围就跑出range-error异常
c.front()              //返回第一元素
c.back()               //返回最末元素
c.begin()              //返回一个迭代器指向第一元素
c.end()                //返回一个迭代器指向最末元素的下一位置
c.rbegin()             //返回一个反向迭代器指向反向迭代的第一元素
c.rend()               //返回一个反向迭代器指向反向迭代的最末元素的下一位置
c=c2                   //将c2的全部元素赋给c
c.push_back(elem)      //附加一个elem的拷贝于末尾
c.pop_back()           //移除最后一个元素,但是不返回它
c.push_front(elem)     //在头部插入一个elem的拷贝
c.pop_front()          //移除第一个元素,但是不返回它
c.assign(n,elem)       //复制n个elem,赋值给c
c.assign(beg,end)      //将区间[beg,end)所有元素赋值给c
c.insert(pos,elem)     //在iterator位置pos之前方插入一个elem拷贝,并返回新元素的位置
c.insert(pos,n,elem)   //在ierator位置pos之前方插入n个elem拷贝,并返回第一个新元素的位置,若没有元素,则返回pos
c.insert(pos,beg,end)  //在ierator位置pos之前方插入区间[beg,end)内所有元素的拷贝,并返回第一个新元素的位置,若没有元素,则返回pos
c.erase(pos)           //移除iterator位置pos上的元素,返回下一个元素的位置
c.erase(beg,end)       //移除区间[beg,end)内的所有元素,返回下一个元素的位置
c.resize(num)          //将元素数量改为num,如果size()变大,多出的新元素都要以default函数初始化
c.resize(num,elem)     //将元素数量改为num,如果size()变大,多出新元素都是elem的拷贝
c.clear()              //移除所有元素,清空容器

4.deque容器的使用

#include<deque>
#include<iostream>
#include<algorithm>
#include<malloc.h>
using namespace std;
int main()
{
	deque<int> ideq(20,9);
	cout<<"size="<<ideq.size()<<endl;
	for(int i=0;i<ideq.size();++i)
		ideq[i]=i;
	for(int i=0;i<ideq.size();++i)
		cout<<ideq[i]<<" ";
	cout<<endl;
	for(int i=21;i<24;++i)
		ideq.push_back(i);
	for(int i=0;i<ideq.size();++i)
		cout<<ideq[i]<<" ";
	cout<<endl;
	cout<<"size="<<ideq.size()<<endl;
	ideq.push_back(24);
	for(int i=0;i<ideq.size();++i)
		cout<<ideq[i]<<" ";
	cout<<endl;
	cout<<"size="<<ideq.size()<<endl;
	ideq.push_front(88);
	for(int i=0;i<ideq.size();++i)
		cout<<ideq[i]<<" ";
	cout<<endl;
	cout<<"size="<<ideq.size()<<endl;

	deque<int>::iterator it;
	it=find(ideq.begin(),ideq.end(),88);
	cout<<*it<<endl;

}

 

### 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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