75 C++ - deque容器

简介: 75 C++ - deque容器

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。

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。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,连续现行空间总是令我们联想到array和vector,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(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vector或list都多得多。

Deque采取一块所谓的map(注意,不是STL的map容器)作为主控,这里所谓的map是一小块连续的内存空间,其中每一个元素(此处成为一个结点)都是一个指针,指向另一段连续性内存空间,称作缓冲区。缓冲区才是deque的存储空间的主体。

3. deque常用API

3.1 deque构造函数
deque<T> deqT;//默认构造形式
deque(beg, end);//构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
deque(n, elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
deque(const deque &deq);//拷贝构造函数。
3.2 deque赋值操作
assign(beg, end);//将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。
assign(n, elem);//将n个elem拷贝赋值给本身。
deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符 
swap(deq);// 将deq与本身的元素互换
3.3 deque大小操作
deque.size();//返回容器中元素的个数
deque.empty();//判断容器是否为空
deque.resize(num);//重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置,如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。
3.4 deque双端插入和删除操作
push_back(elem);//在容器尾部添加一个数据
push_front(elem);//在容器头部插入一个数据
pop_back();//删除容器最后一个数据
pop_front();//删除容器第一个数据
3.5 deque数据存取
at(idx);//返回索引idx所指的数据,如果idx越界,抛出out_of_range。
operator[];//返回索引idx所指的数据,如果idx越界,不抛出异常,直接出错。
front();//返回第一个数据。
back();//返回最后一个数据
3.6 deque插入操作
insert(pos,elem);//在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。
insert(pos,n,elem);//在pos位置插入n个elem数据,无返回值。
insert(pos,beg,end);//在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。
3.7 deque删除操作
clear();//移除容器的所有数据
erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。
erase(pos);//删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。



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