一文了解STL容器deque类
1.deque类的介绍和使用
1.1 deque的介绍
- deque是双端队列不规则的首字母缩写,双端队列是动态大小的序列式容器,其可以像两端进行伸缩。
- 特定的库可以以不同的方式实现deque,但通常都是一种动态数组。不论在何种情况下,它都允许通过、随机访问迭代器直接访问单个元素,可以根据需要动态的伸缩。
- 因此,deque提供了一些与vector相似的功能,但deque在头部和尾部进行数据插入和删除操作更加高效。与vector不同的是,deque不能保证所有的元素存储在连续的空间中,在deque中通过指针加偏移量方式访问元素可能会导致非法的操作。
- vector与list提供了相似的接口,因此其具有类似的用途,但是内部的实现原理不同:vector使用使用了动态数组,该数组通常需要动态增长;deque中的元素可能分散在不同的存储块中,在deque中保存了一些必要的信息,通常用来在常数范围内直接访问deque中的任何一个元素,所以deque的内部实现比vector复杂,但是这些额外信息使得dque在某些情况下增长更加的高效,特别是在序列比较大,重新分配成本比较高的情况下。
- 除了在频繁在头部或尾部进行插入和删除操作外,deque比list和forward_list的性能更差。
2. deque的使用
2.1 deque的构造
函数声明 |
接口说明 |
---|---|
deque() |
构造空的双端队列 |
deque(size_type n, const value_type& val = value_type()) |
用n个值为val的元素构造双端队列 |
deque(InputIterator first, InputIterator last) |
用[first, last)的区间构造双端队列 |
deque(const deque& x) |
双端队列的拷贝构造函数 |
2.2 deque的迭代器
双端队列底层是一段假象的连续空间,实际是分段连续的,为了维护其“整体连续”的假象,落在了deque的迭代器身上。
函数声明 |
接口说明 |
---|---|
iterator begin() |
返回deque起始位置迭代器 |
iterator end() |
返回deque最后一个元素下一个位置的迭代器 |
reverse_iterator rbegin() |
返回deque起始位置的反向迭代器(即end()) |
reverse_iterator rend() |
返回deque最后一个元素下一个位置的反向迭代器(begin()) |
const_iterator cbegin() const |
返回deque起始位置的const迭代器 |
const_iterator cend() const |
返回deque最后一个元素下一个位置的const迭代器 |
const_reverse_iterator crbegin() const |
返回deque起始位置的const反向迭代器(即crend()) |
const_reverse_iterator crend() const |
返回deque最后一个元素下一个位置的const反向迭代器(crbegin()) |
2.3 deque的容量操作
函数声明 |
接口说明 |
---|---|
size_type size() const |
返回deque中有效元素个数 |
bool empty ( ) const |
检测deque是否为空,是返回true,否则返回false |
void resize ( size_type sz, T c = T()); |
将deque中的元素改变到sz,多出的空间用c填充 |
2.4 deque的元素访问操作
函数声明 |
接口说明 |
---|---|
reference operator[] (size_type n) |
返回deque中n位置上元素的引用 |
const_reference operator[] (size_type n) const |
返回deque中n位置上元素的const 引用 |
reference front() |
返回deque中首元素的引用 |
const_reference front() const |
返回deque中首元素的const引用 |
reference back() |
返回deque中最后一个元素的引用 |
const_reference back() const |
返回deque中最后一个元素的const引用 |
2.4 deque中修改操作
函数声明 |
接口说明 |
---|---|
void push_back(const value_type& val) |
deque尾部插入元素val |
void pop_back()** |
删除deque尾部元素 |
void push_front (const value_type& val) |
deque头部插入元素val |
void pop_front() |
删除deque头部元素 |
iterator insert (iterator position, const value_type& val) |
在deque的position位置插入值为val的元素 |
void insert (iterator position, size_type n, const value_type& val) |
在deque的position位置插入n个值为val的元素 |
void insert (iterator position, InputIterator first, InputIterator last) |
在deque的position位置插入[first, last)区间中的元素 |
iterator erase (iterator position) |
删除deque中position位置的元素,并返回该位置的下一个位置 |
iterator erase (iterator first, iterator last) |
删除deque中[first, last)区间中的元素,并返 |
回last位置 |
|
void swap (deque& x) |
交换两个deque中的内容 |
void clear() |
将deque中的元素清空 |
iterator emplace (const_iterator position, Args&&… args) |
在deque的position位置构造元素,将元素所需内容通过参数类表传入 |
void emplace_front (Args&&… args) |
在deque的头部构造元素,元素的参数通过参数列表传入 |
void emplace_back (Args&&… args) |
在deque的尾部构造元素,元素的参数通过参数列表传入 |
3 deque中接口应用实例
#include<iostream>
#include<deque>
using namespace std;
void PrintDeque(const std::deque<int>& d){
for (auto n : d){
cout << n << " ";
}
cout << endl;
}
//测试deque的构造函数
void TestDeque1(){
std::deque<int> d1;
PrintDeque(d1);
std::deque<int> d2(5, 10);
PrintDeque(d2);
std::deque<int> d3(d2.begin(), d2.end());
PrintDeque(d3);
int array[] = { 3, 24, 35, 46, 3, 7, 54, 32, 23, 345, 6, 7, 6554, 23 };
std::deque<int> d5(array, array+sizeof(array) / sizeof(array[0]));
PrintDeque(d5);
std::deque<int> d4(d5);
PrintDeque(d4);
}
//测试deque的迭代器
void TestDeque2(){
int array[] = { 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 0 };
std::deque<int> d(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
// 利用正向迭代器打印deque中的元素
for (auto it = d.cbegin(); it != d.cend(); ++it)
cout << *it << " ";
cout << endl;
auto cit = d.cbegin();
//*it = 100; 该条语句编译失败,it为const迭代器,其指向空间元素值不能修改
// 利用反向迭代器逆向打印deque中的元素
for (auto it = d.crbegin(); it != d.crend(); ++it)
cout << *it << " ";
cout << endl;
}
void TestDeque3()
{
// 列表方式初始化,C++11语法
deque<int> d1{ 3, 4, 5 };
// 在deque的尾部插入5,头部插入1,并打印
d1.push_back(6);
d1.push_front(2);
PrintDeque(d1);
cout << d1.size() << endl;
cout << d1.front() << endl;
cout << d1.back() << endl;
// 在deque的尾部构造6,头部构造0
// 注意:如果是内置类型元素,
// emplace_back与push_back emplace_front与push_front的效率形同
// 如果是自定义类型元素
// emplace_back/emplace_front的效率更高,这两个操作直接在尾部或者头部构造元素
// push_back/push_front的效率低,该操作时先将元素构造好,然后拷贝到尾部或头部
d1.emplace_back(7);
d1.emplace_front(1);
PrintDeque(d1);
// 在deque的begin位置插入元素0
d1.insert(d1.begin(), 0);
PrintDeque(d1);
// 删除deque首部与尾部元素
d1.pop_front();
d1.pop_back();
d1.erase(d1.begin());
PrintDeque(d1);
// 将deque中的元素清空
d1.clear();
cout << d1.size() << endl;
}
int main()
{
//TestDeque1();
//TestDeque2();
TestDeque3();
system("pause");
return 0;
}
// 问题:如果要对deque中的元素进行排序,以下的效率高吗?
#include <algorithm>
#include <deque>
void TestDequeSort()
{
int array[] = { 5, 2, 1, 9, 6, 3, 8, 7, 4, 0 };
deque<int> d(array, array + sizeof(array) / sizeof(array[0]));
PrintDeque(d);
// 利用标准库中的算法对deque中的元素进行升序排序
sort(d.begin(), d.end());
PrintDeque(d);
}
/*
上述对deque中排序操作的效率是非常低的,当对deque排序时,需要多次对deque中的元素进行整体遍历,而
deque中的元素整体遍历时效率比较低,这是因为deque底层的空间不连续,如果要进行整体遍历,在某段空间的
默认或首部时,必须要计算下一段或者前一段空间的位置,导致deque的效率比较底下。
*/
4. deque的应用场景
deque最大的应用,就是用其作为标准库中stack和queue的底层结构。
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