C/C++ - 容器deque

目录

容器特性

deque

容器特性

使用场景

构造函数

默认构造函数

填充构造函数

范围构造函数

拷贝构造函数

大小函数

函数：size()​​

增加函数

函数：push_back()​​

函数：push_front()​​

函数：insert()​​

删除函数

函数：pop_back()​​

函数：pop_front()​​

函数：erase()​​

函数：clear​​

函数：resize​​

修改函数

直接索引访问修改元素

使用迭代器修改元素

---

容器特性

• deque

  • 在C++标准模板库（STL）中，deque​​（双端队列）是一种序列容器，它允许从容器的前端和后端高效地插入和删除元素。与vector​​相比，deque​​提供了更灵活的数据结构，使得在序列的两端操作元素变得更加高效。

• 容器特性

  • 动态大小：类似于vector​​，deque​​的大小可以根据需要动态扩展或缩减。
  • 随机访问：deque​​支持随机访问，即可以直接通过索引访问任何元素，其时间复杂度为O(1)。
  • 高效的插入和删除：在deque​​的前端和后端插入或删除元素的操作非常高效，相比于vector​​在前端的操作要快得多，因为deque​​设计为支持在两端高效操作。
  • 非连续存储：deque​​内部可能采用多个连续的数组来存储数据（具体实现依赖于编译器），这与vector​​的单一连续存储区别明显。这种设计支持了deque​​在两端的高效操作，但可能使得随机访问的性能略逊于vector​​。

• 使用场景

  • 需要频繁在序列两端添加或移除元素的场景：当你需要一个可以从头部和尾部都能快速插入和删除元素的容器时，deque​​是一个理想的选择。例如，在实现数据结构如队列（FIFO）和双端队列（Deque）时特别有用。
  • 需要随机访问元素，但又要比vector​​更灵活地在两端操作的场景：如果你的用例需要随机访问元素，同时也需要在容器的两端进行高效的插入和删除操作，deque​​提供了比vector​​更优的选择。

构造函数

• 默认构造函数

  • 函数：默认构造函数
  • 用途：创建一个空的 std::deque​​ 容器。
  • 语法：std::deque dequeName;​​
  • 返回值：无返回值

  • 
    #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::deque myDeque;
        std::cout << "Size of myDeque: " << myDeque.size() << std::endl;
        return 0;
    }
    

• 填充构造函数

  • 函数：填充构造函数
  • 用途：创建一个具有指定数量元素的 std::deque​​ 容器，每个元素都是拷贝自给定的值。
  • 语法：std::deque dequeName(size_type n, const T& value);​​
  • 返回值：无返回值

  • #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::deque myDeque(5, 10);  // 5个元素，每个都是10
    
        std::cout << "Size of myDeque: " << myDeque.size() << std::endl;
        for(int elem : myDeque) {
            std::cout << elem << " ";
        }
        return 0;
    }
    

• 范围构造函数

  • 函数：范围构造函数
  • 用途：创建一个 std::deque​​ 容器，其内容是由指定范围内的元素构成。
  • 语法：std::deque dequeName(InputIterator first, InputIterator last);​​
  • 返回值：无返回值

  • #include 
    #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::vector vec = {1, 2, 3, 4, 5};
        std::deque myDeque(vec.begin(), vec.end());
        std::cout << "Elements in myDeque: ";
        for(int elem : myDeque) {
            std::cout << elem << " ";
        }
        return 0;
    }
    

• 拷贝构造函数

  • 函数：拷贝构造函数
  • 用途：创建一个新的 std::deque​​ 容器，其内容是另一个 std::deque​​ 容器的副本。
  • 语法：std::deque dequeName(const std::deque& other);​​
  • 返回值：无返回值

  • #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::deque originalDeque = {1, 2, 3, 4, 5};
        std::deque myDeque(originalDeque); // 使用originalDeque创建myDeque
    
        std::cout << "Elements in myDeque: ";
        for(int elem : myDeque) {
            std::cout << elem << " ";
        }
        return 0;
    }
    

• 移动构造函数 (C++11)

  • 函数：移动构造函数
  • 用途：利用另一个 std::deque​​ 容器构建新容器，同时不复制对象，而是移动它。
  • 语法：std::deque dequeName(std::deque&& other);​​
  • 返回值：无返回值

  • #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::deque originalDeque = {1, 2, 3, 4, 5};
        std::deque myDeque(std::move(originalDeque)); // 移动构造
    
    
        std::cout << "Elements in myDeque: ";
        for(int elem : myDeque) {
            std::cout << elem << " ";
        }
        std::cout << "\nSize of originalDeque: " << originalDeque.size();  // 应该为0
    
        return 0;
    }
    

• 内存布局

  • 成员字段

    ​

  • MAP数组

  • 

  • ​

    ​

大小函数

• 大小函数

  • 函数：size()​​

  • 用途： 用于获取C++中deque​​（双端队列）包含的元素数量。

  • 语法：deque_name.size();​​

  • 返回值： 返回deque​​中的元素数量。返回类型为std::deque::size_type​​，通常是一个无符号整型。

    
    #include 
    #include 
    
    int main() {
        std::deque myDeque; // 创建一个包含整数的deque
    
    
        // 向deque中添加元素
    
        myDeque.push_back(10); // 在队列尾部添加一个元素
    
        myDeque.push_front(5); // 在队列头部添加一个元素
    
        myDeque.push_back(20); // 再次在队列尾部添加一个元素
    
    
        // 显示deque的大小
    
        std::cout << "deque中包含 " << myDeque.size() << " 个元素。" << std::endl;
        // 输出：deque中包含 3 个元素。
    
        return 0;
    }
    

增加函数

• 函数：push_back()​​

  • 用途： 在deque​​的末尾添加一个元素。
  • 语法：deque_name.push_back(value);​​
  • 返回值： 无。

• 函数：push_front()​​

  • 用途： 在deque​​的开头添加一个元素。
  • 语法：deque_name.push_front(value);​​
  • 返回值： 无。

• 函数：insert()​​

  • 用途： 在deque​​的指定位置插入一个或多个元素。

  • 语法：

    • 插入单个元素：

      ​deque_name.push_front(value);​​

    • 插入多个相同的元素：

      ​void insert(iterator pos, size_type count, const T& value);​​

    • 插入另一个容器指定范围的元素：​void insert(iterator pos, InputIterator first, InputIterator last);​​

  • 返回值： 对于插入单个元素的情况，返回新插入元素的迭代器。其他情况无返回值。

• 示例代码

  #include 
  #include 
  
  int main() {
      std::deque myDeque; // 创建一个空的deque
  
  
      // 在deque的末尾添加元素
  
      myDeque.push_back(10); 
  
      // 在deque的开头添加元素
  
      myDeque.push_front(5);
  
      // 在deque的指定位置插入元素
  
      auto it = myDeque.begin() + 1; // 获取开始迭代器后移动1个位置
  
      myDeque.insert(it, 7); // 在第1个元素后插入7
  
  
      // 输出deque中的元素
  
      std::cout << "deque中的元素: ";
      for(int elem : myDeque) {
          std::cout << elem << " ";
      }
      // 输出：deque中的元素: 5 7 10
  
  
      return 0;
  }
  

删除函数

• 函数：pop_back()​​

  • 用途： 删除deque​​末尾的元素。
  • 语法：deque_name.pop_back();​​
  • 返回值： 无。

• 函数：pop_front()​​

  • 用途： 删除deque​​开头的元素。
  • 语法：deque_name.pop_front();​​
  • 返回值： 无。

• 函数：erase()​​

  • 用途： 删除deque​​中指定位置或范围内的元素。

  • 语法：

    • 删除指定位置的元素：

      ​iterator erase(iterator pos);​​

    • 删除指定范围内的元素：

      ​iterator erase(iterator first, iterator last);​​

  • 返回值： 返回指向被删除元素下一个元素的迭代器。如果删除的是deque​​中的最后一个元素，则返回end()​​迭代器。

• 函数：clear​​

  • 用途： 删除deque​​中的所有元素，大小变为0。
  • 语法：void clear();​
  • 返回值： 无。

• 函数：resize​​

  • 用途： 改变deque​​的大小，可以增加或减少元素的数量。
  • 语法：void resize(size_type sz, T c = T());​​
  • 返回值： 无。

• 示例代码

  
  #include 
  #include 
  
  int main() {
      std::deque myDeque = {1, 2, 3, 4, 5}; // 初始化一个deque
  
  
      // 从deque的末尾删除元素
  
      myDeque.pop_back();
  
      // 从deque的开头删除元素
  
      myDeque.pop_front();
  
      // 删除deque中的第二个元素
  
      auto it = myDeque.begin(); // 获取开始迭代器
  
      myDeque.erase(it + 1); // 删除第二个元素
  
  
      // 输出deque中的元素
  
      std::cout << "更新后的deque中的元素: ";
      for(int elem : myDeque) {
          std::cout << elem << " ";
      }
      // 输出：更新后的deque中的元素: 2 4
  
  
      return 0;
  }
  

修改函数

• 直接索引访问修改元素

  • 用途：通过索引直接修改deque​​中的元素值。
  • 语法：deque_name[index] = value;​​
  • 返回值：无。

• 使用迭代器修改元素

  • 用途：通过迭代器访问并修改deque​​中的元素值。
  • 语法：*iterator = value;​
  • 返回值：无。