C++容器deque

定义

std::deque - cppreference.cn - C++参考手册

• 双端队列，允许在容器的前端和后端高效地进行插入和删除操作
• deque 的元素不是连续存储的：典型的实现使用一系列单独分配的固定大小数组，并带有额外的簿记，这意味着对 deque 的索引访问必须执行两次指针解引用，而 vector 的索引访问只需执行一次
• deque 的存储空间会根据需要自动扩展和收缩，但是扩容不涉及全量数据复制

特性	std::deque	std::vector
头部插入/删除	O(1)	O(n) - 需要移动所有元素
尾部插入/删除	O(1)	O(1) - 均摊
中间插入/删除	O(n)	O(n)
随机访问	O(1)	O(1)
内存布局	分段连续	完全连续
迭代器失效	插入/删除时，指向被移动元素的迭代器失效	尾部插入可能使所有迭代器失效（重新分配时）；其他插入/删除使后续迭代器失效
内存预留	不支持 reserve()	支持 reserve() 避免重新分配

构造函数

1、默认构造函数

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1;queue1.push_front(u8"北京");queue1.push_back(u8"上海");cout << "queue1.front()-> " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;cout << "queue1.back()-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;cout << "queue1.size()-> " << queue1.size() << endl;cout << "queue1.empty()-> " << boolalpha << queue1.empty() << endl;// 从头到尾while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;queue1.pop_front();}
}

2、指定元素个数的构造函数

指定个数，没有指定元素值，就都默认值

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1(4);queue1.push_front(u8"北京");queue1.push_back(u8"上海");cout << "queue1.front()-> " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;cout << "queue1.back()-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;cout << "queue1.size()-> " << queue1.size() << endl;cout << "queue1.empty()-> " << boolalpha << queue1.empty() << endl;// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}
}

3、指定元素个数与初始值的构造函数

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1(4, u8"&&");queue1.push_front(u8"北京");queue1.push_back(u8"上海");cout << "queue1.front()-> " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;cout << "queue1.back()-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;cout << "queue1.size()-> " << queue1.size() << endl;cout << "queue1.empty()-> " << boolalpha << queue1.empty() << endl;// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}
}

4、拷贝构造函数

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1;queue1.push_front(u8"北京");queue1.push_back(u8"上海");// 拷贝构造函数deque<std::u8string> queue2(queue1);// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}// 从头到尾while (!queue2.empty()){cout << "queue2-> " << getStringFromU8string(queue2.front()) << endl;queue2.pop_front();}
}

5、移动构造函数

移动后，原队列数据清空

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1;queue1.push_front(u8"北京");queue1.push_back(u8"上海");// 移动构造函数deque<std::u8string> queue2(std::move(queue1));// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}// 从头到尾while (!queue2.empty()){cout << "queue2-> " << getStringFromU8string(queue2.front()) << endl;queue2.pop_front();}
}

6、初始化列表构造函数

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };deque<std::u8string> queue2{ u8"广州" ,u8"深圳" };// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}// 从头到尾while (!queue2.empty()){cout << "queue2-> " << getStringFromU8string(queue2.front()) << endl;queue2.pop_front();}
}

7、区间构造函数

#include <iostream>
#include <string>
#include <deque>
#include <array>using namespace std;std::string getStringFromU8string(const std::u8string& u8str) {return std::string(reinterpret_cast<const char*>(u8str.data()), u8str.size());
}std::u8string getU8stingFromString(const std::string& str) {return std::u8string(reinterpret_cast<const char8_t*>(str.data()), str.size());
}int main()
{system("chcp 65001");std::array<std::u8string, 2> arr1 = { u8"北京" ,u8"上海" };// 区间构造函数deque<std::u8string> queue1(arr1.begin(), arr1.end());// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}for (auto it : arr1){cout << "arr1-> " << getStringFromU8string(it) << endl;}
}

元素访问

使用 front() 和 back() 前必须确保 deque 非空

函数	描述
d[i]	返回索引 i 处元素的引用（不检查越界）。
d.at(i)	返回索引 i 处元素的引用（会进行越界检查，越界抛出 std::out_of_range）。
d.front()	返回第一个元素的引用。
d.back()	返回最后一个元素的引用。

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };cout << "queue1[0]= " << getStringFromU8string(queue1[0]) << endl;cout << "queue1.at(1)= " << getStringFromU8string(queue1.at(1)) << endl;cout << "queue1.front()= " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;cout << "queue1.back()= " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}
}

容量大小

函数	描述
d.empty()	如果 deque 为空，返回 true。
d.size()	返回当前元素数量。
d.max_size()	返回容器可容纳的最大元素数量。

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };cout << "queue1.size()= " << queue1.size() << endl;cout << "queue1.max_size()= " << queue1.max_size() << endl;cout << "queue1.empty()= " << boolalpha << queue1.empty() << endl;// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}
}

修改函数

函数	描述
d.push_back(value)	在末尾插入一个元素。
d.push_front(value)	在开头插入一个元素。
d.pop_back()	删除最后一个元素。
d.pop_front()	删除第一个元素。
d.emplace_back(args...)	在末尾就地构造一个元素（比 push_back 更高效）
d.emplace_front(args...)	在开头就地构造一个元素（比 push_front 更高效）
d.insert(pos, value)	在位置 pos 插入元素。
d.erase(pos)	删除位置 pos 的元素。
d.clear()	删除所有元素。
d.resize(n)	调整大小到 n。如果变大，新元素用默认值初始化。
d.swap(other)	与另一个 deque 交换内容。

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };cout << "queue1.size()= " << queue1.size() << endl;cout << "queue1.max_size()= " << queue1.max_size() << endl;cout << "queue1.empty()= " << boolalpha << queue1.empty() << endl;queue1.emplace_front(u8"广州");queue1.emplace_back(u8"深圳");// 中间插入数据queue1.insert(queue1.begin() + 1, u8"测试");// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}// 清空数据queue1.clear();cout << "clear queue1.size()= " << queue1.size() << endl;cout << "clear queue1.max_size()= " << queue1.max_size() << endl;// 设置大小queue1.resize(3);cout << "resize queue1.size()= " << queue1.size() << endl;cout << "resize queue1.max_size()= " << queue1.max_size() << endl;// 按下标记赋值queue1[0] = u8"张三";queue1[1] = u8"李四";for (auto it : queue1){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(it) << endl;}
}

遍历

出队遍历

这种方式遍历后，数据清空

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };// 从尾到头while (!queue1.empty()){cout << "从尾到头 queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.back()) << endl;queue1.pop_back();}cout << "clear queue1.size()= " << queue1.size() << endl;cout << "clear queue1.max_size()= " << queue1.max_size() << endl;// 重新入队queue1.emplace_front(u8"张三");queue1.emplace_front(u8"李四");// 从头到尾while (!queue1.empty()){cout << "从头到尾 queue1-> " << getStringFromU8string(queue1.front()) << endl;queue1.pop_front();}
}

迭代器

int main()
{system("chcp 65001");deque<std::u8string> queue1 = { u8"北京" ,u8"上海" };// forfor (auto it : queue1){cout << "queue1-> " << getStringFromU8string(it) << endl;}// begin-endfor (auto it = queue1.begin(); it != queue1.end(); it++){cout << "begin-end -> " << getStringFromU8string(*it) << endl;}// cbegin-cendfor (auto it = queue1.cbegin(); it != queue1.cend(); it++){cout << "cbegin-cend -> " << getStringFromU8string(*it) << endl;}// rbegin-rendfor (auto it = queue1.rbegin(); it != queue1.rend(); it++){cout << "rbegin-rend -> " << getStringFromU8string(*it) << endl;}
}

时间复杂度

操作	时间复杂度	说明
push_front / pop_front	O(1)	关键优势：在头部高效操作
push_back / pop_back	O(1)	与 vector 相当
insert (中间)	O(n)	在中间插入需要移动后续元素
erase (中间)	O(n)	在中间删除需要移动后续元素
operator[] / at()	O(1)	支持随机访问
front() / back()	O(1)	访问首尾元素

其他

特性	std::deque	std::vector
头部插入/删除	O(1)	O(n) - 需要移动所有元素
尾部插入/删除	O(1)	O(1) - 均摊
中间插入/删除	O(n)	O(n)
随机访问	O(1)	O(1)
内存布局	分段连续	完全连续
迭代器失效	插入/删除时，指向被移动元素的迭代器失效	尾部插入可能使所有迭代器失效（重新分配时）；其他插入/删除使后续迭代器失效
内存预留	不支持 reserve()	支持 reserve() 避免重新分配