STL_deque容器

東南亞季風發表於2021-01-24

一、deque簡介

deque是“double-ended queue”的縮寫，和vector一樣都是STL的容器，deque是雙端陣列，而vector是單端的。

deque在介面上和vector非常相似，在許多操作的地方可以直接替換。

deque可以隨機存取元素（支援索引值直接存取， 用[]操作符或at()方法）。

deque頭部和尾部新增或移除元素都非常快速。但是在中部安插元素或移除元素比較費時。

include <deque>

原理：

Deque容器是連續的空間，至少邏輯上看來如此，連續現行空間總是令我們聯想到array和vector,array無法成長，vector雖可成長，卻只能向尾端成長，而且其成長其實是一個假象，事實上(1) 申請更大空間 (2)原資料複製新空間 (3)釋放原空間 三步驟，如果不是vector每次配置新的空間時都留有餘裕，其成長假象所帶來的代價是非常昂貴的。

Deque是由一段一段的定量的連續空間構成。一旦有必要在deque前端或者尾端增加新的空間，便配置一段連續定量的空間，串接在deque的頭端或者尾端。Deque最大的工作就是維護這些分段連續的記憶體空間的整體性的假象，並提供隨機存取的介面，避開了重新配置空間，複製，釋放的輪迴，代價就是複雜的迭代器架構。

既然deque是分段連續記憶體空間，那麼就必須有中央控制，維持整體連續的假象，資料結構的設計及迭代器的前進後退操作頗為繁瑣。Deque程式碼的實現遠比vector或list都多得多。

Deque採取一塊所謂的map(注意，不是STL的map容器)作為主控，這裡所謂的map是一小塊連續的記憶體空間，其中每一個元素(此處成為一個結點)都是一個指標，指向另一段連續性記憶體空間，稱作緩衝區。緩衝區才是deque的儲存空間的主體。

與vector的差異：

Deque容器和vector容器最大的差異，一在於deque允許使用常數項時間對頭端進行元素的插入和刪除操作。二在於deque沒有容量的概念，因為它是動態的以分段連續空間組合而成，隨時可以增加一段新的空間並連結起來，換句話說，像vector那樣，”舊空間不足而重新配置一塊更大空間，然後複製元素，再釋放舊空間”這樣的事情在deque身上是不會發生的。也因此，deque沒有必須要提供所謂的空間保留(reserve)功能。

雖然deque容器也提供了Random Access Iterator，但是它的迭代器並不是普通的指標，其複雜度和vector不是一個量級，這當然影響各個運算的層面。因此，除非有必要，我們應該儘可能的使用vector，而不是deque。對deque進行的排序操作，為了最高效率，可將deque先完整的複製到一個vector中，對vector容器進行排序，再複製回deque。

二、deque物件的構造

deque採用模板類實現，deque物件的預設構造形式：deque<T> deqT;

  • deque <int> deqInt; //一個存放int的deque容器。

  • deque <float> deqFloat; //一個存放float的deque容器。

  • deque<string> deqString; //一個存放string的deque容器。

  • //尖括號內還可以設定指標型別或自定義型別。

deque(beg, end);//建構函式將[beg, end)區間中的元素拷貝給本身。

deque(n, elem);//建構函式將n個elem拷貝給本身。

deque(const deque &deq);//拷貝建構函式。

	deque<int> d1;
	deque<int> d2(10, 5);
	deque<int> d3(d2.begin(), d2.end());
	deque<int> d4(d3);

三、deque末尾的新增移除操作

deque.push_back(elem); //在容器尾部新增一個資料

deque.push_front(elem); //在容器頭部插入一個資料

deque.pop_back(); //刪除容器最後一個資料

deque.pop_front(); //刪除容器第一個資料

	deque<int> deqInt;

    deqInt.push_back(1);
    deqInt.push_back(3);
    deqInt.push_back(5);
    deqInt.push_back(7);

    deqInt.pop_front();
    deqInt.pop_front();

    deqInt.push_front(11);
    deqInt.push_front(13);

    deqInt.pop_back();

//deqInt { 13,11,5}

四、deque的資料存取

deque.at(idx); //返回索引idx所指的資料，如果idx越界，丟擲out_of_range。

deque[idx]; //返回索引idx所指的資料，如果idx越界，不丟擲異常，直接出錯。

deque.front(); //返回第一個資料。

deque.back(); //返回最後一個資料

	deque<int> deqInt;
 
 	deqInt.push_back(1);
    deqInt.push_back(3);
    deqInt.push_back(5);
    deqInt.push_back(7);
    deqInt.push_back(9);

	int iA = deqInt.at(0);        //1
    int iB = deqInt[1];           //3
    deqInt.at(0) = 99;           //99
    deqInt[1] = 88;         //88
    int iFront = deqInt.front();    //99
    int iBack = deqInt.back();    //9
    deqInt.front() = 77;         //77
    deqInt.back() = 66;         //66

五、deque與迭代器

deque.begin(); //返回容器中第一個元素的迭代器。

deque.end(); //返回容器中最後一個元素之後的迭代器。

deque.rbegin(); //返回容器中倒數第一個元素的迭代器。

deque.rend(); //返回容器中倒數最後一個元素之後的迭代器。

	deque<int> deqInt;

    deqInt.push_back(1);
    deqInt.push_back(3);
	deqInt.push_back(5);
    deqInt.push_back(7);
    deqInt.push_back(9);

    for (deque<int>::iterator it=deqInt.begin(); it!=deqInt.end(); ++it)
    {
         cout << *it;
         cout << "";
     }
    // 1 3 5 7 9

	for (deque<int>::reverse_iterator rit=deqInt.rbegin(); rit!=deqInt.rend(); ++rit)
    {
	     cout << *rit;
         cout << "";
    }
    //9 7 5 3 1

六、deque的賦值

deque.assign(beg,end); //將[beg, end)區間中的資料拷貝賦值給本身。注意該區間是左閉右開的區間。

deque.assign(n,elem); //將n個elem拷貝賦值給本身。

deque& operator=(const deque &deq); //過載等號操作符

deque.swap(deq); // 將vec與本身的元素互換

	deque<int> deqIntA,deqIntB,deqIntC,deqIntD;

    deqIntA.push_back(1);
    deqIntA.push_back(3);
    deqIntA.push_back(5);
	deqIntA.push_back(7);
    deqIntA.push_back(9);

    deqIntB.assign(deqIntA.begin(),deqIntA.end());   // 1 3 5 7 9
   
    deqIntC.assign(5,8);                         //8 8 8 8 8

    deqIntD = deqIntA;                          //1 3 5 7 9

	deqIntC.swap(deqIntD);                      //互換

七、deque的大小

deque.size(); //返回容器中元素的個數

deque.empty(); //判斷容器是否為空

deque.resize(num); //重新指定容器的長度為num，若容器變長，則以預設值填充新位置。如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除。

deque.resize(num, elem); //重新指定容器的長度為num，若容器變長，則以elem值填充新位置。如果容器變短，則末尾超出容器長度的元素被刪除。

	deque<int> deqIntA;

	deqIntA.push_back(1);
    deqIntA.push_back(3);
    deqIntA.push_back(5);

    int iSize = deqIntA.size(); //3

	if (!deqIntA.empty())
    {
        deqIntA.resize(5);      //1 3 5 0 0
        deqIntA.resize(7,1); 	//1 3 5 0 0 1 1
        deqIntA.resize(2);      //1 3
    }

八、deque的插入

deque.insert(pos,elem); //在pos位置插入一個elem元素的拷貝，返回新資料的位置。

deque.insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n個elem資料，無返回值。

deque.insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)區間的資料，無返回值。

	deque<int> deqA;
    deque<int> deqB;

    deqA.push_back(1);
	deqA.push_back(3);
    deqA.push_back(5);
	deqA.push_back(7);
    deqA.push_back(9);

	deqB.push_back(2);
    deqB.push_back(4);
    deqB.push_back(6);
    deqB.push_back(8);
   
    deqA.insert(deqA.begin(), 11);        //{11, 1, 3, 5, 7, 9}
    deqA.insert(deqA.begin()+1,2,33);     //{11,33,33,1,3,5,7,9}
    deqA.insert(deqA.begin() , deqB.begin() , deqB.end() ); //{2,4,6,8,11,33,33,1,3,5,7,9}

九、deque的刪除

deque.clear(); //移除容器的所有資料

deque.erase(beg,end); //刪除[beg,end)區間的資料，返回下一個資料的位置。

deque.erase(pos); //刪除pos位置的資料，返回下一個資料的位置。

	//刪除區間內的元素

	//deqInt是用deque<int>宣告的容器，現已包含按順序的1,3,5,6,9元素。
	deque<int>::iterator itBegin=deqInt.begin()+1;
	deque<int>::iterator itEnd=deqInt.begin()+3;
	deqInt.erase(itBegin,itEnd);
	//此時容器deqInt包含按順序的1,6,9三個元素。 

	//假設 deqInt 包含1,3,2,3,3,3,4,3,5,3，刪除容器中等於3的元素
	for(deque<int>::iterator it=deqInt.being(); it!=deqInt.end(); )  {
        //小括號裡不需寫 ++it	
		if(*it == 3){
			it = deqInt.erase(it);    
            //以迭代器為引數，刪除元素3，並把資料刪除後的下一個元素位置返回給迭代器。
		    //此時，不執行 ++it； 
		}
		else{
		    ++it;
		}
	}
 
//刪除deqInt的所有元素
deqInt.clear();         //容器為空

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