STL之deque容器

本文详细介绍了C++ STL中的deque容器,重点讨论了deque的基本概念、实现原理和常用API。deque作为一种双向开口的连续线性空间,允许在头尾两端高效地插入和删除元素,与vector相比,deque在头端操作时具有更好的性能。deque的内部实现通过分段连续空间组成,避免了vector类型的重新配置和释放操作。文章还提到了deque的排序技巧,以及与vector的区别。最后,列举了deque的主要操作方法,包括构造函数、赋值、大小查询、双端插入删除和数据存取等。

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1. deque容器基本概念

  vector容器是单向开口的连续内存空间,deque则是一种双向开口的连续线性空间。所谓的双向开口,意思是可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作,当然,vector容器也可以在头尾两端插入元素,但是在其头部操作效率奇差,无法被接受。

在这里插入图片描述

  deque容器和vector容器最大的差异,一在于deque允许使用常数项时间对头端进行元素的插入和删除操作。二在于deque没有容量的概念,因为它是动态的以分段连续空间组合而成,随时可以增加一段新的空间并链接起来,换句话说,像vector那样,”旧空间不足而重新配置一块更大空间,然后复制元素,再释放旧空间”这样的事情在deque身上是不会发生的。也因此,deque没有必须要提供所谓的空间保留(reserve)功能.
  虽然deque容器也提供了Random Access Iterator,但是它的迭代器并不是普通的指针,其复杂度和vector不是一个量级,这当然影响各个运算的层面。因此,除非有必要,我们应该尽可能的使用vector,而不是deque

注意:
  对deque进行的排序操作,为了最高效率,可将deque先完整的复制到一个vector中,对vector容器进行排序,再复制回deque.

2. deque容器实现原理

  deque容器是连续的空间,至少逻辑上看来如此,连续线性空间总是令我们联想到arrayvector,array无法成长,vector虽可成长,却只能向尾端成长,而且其成长其实是一个假象,事实上是
(1) 申请更大空间
(2)原数据复制新空间
(3)释放原空间
三步骤,如果不是vector每次配置新的空间时都留有余裕,其成长假象所带来的代价是非常昂贵的。
  deque是由一段一段的定量的连续空间构成。一旦有必要在deque前端或者尾端增加新的空间,便配置一段连续定量的空间,串接在deque的头端或者尾端。deque最大的工作就是维护这些分段连续的内存空间的整体性的假象,并提供随机存取的接口,避开了重新配置空间,复制,释放的轮回,代价就是复杂的迭代器架构。
  既然deque是分段连续内存空间,那么就必须有中央控制,维持整体连续的假象,数据结构的设计及迭代器的前进后退操作颇为繁琐。deque代码的实现远比vectorlist都多得多

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