双端队列deque
时间: 2025-04-26 15:12:14 浏览: 37
### 双端队列 Deque 数据结构
#### 定义
双端队列 (Deque, Double-ended Queue) 是一种可以从两端进行插入和删除操作的线性数据结构[^1]。这种特性使得它可以灵活地处理多种类型的队列需求。
#### 基本操作
双端队列支持如下基本操作:
- `push_front(x)`:在前端插入元素 x。
- `pop_front()`:移除并返回前端元素。
- `push_back(x)`:在后端插入元素 x。
- `pop_back()`:移除并返回后端元素。
- `empty()`:判断双端队列是否为空。
- `size()`:获取当前存储元素的数量。
这些操作的时间复杂度通常为 O(1),这得益于内部采用的高效实现机制。
#### 实现方式
双端队列可以通过两种主要的方式实现——基于数组或者链表。每种方法都有各自的优劣之处:
- **数组实现**:通过动态分配连续内存来模拟双端队列的行为,适合于已知大小范围的情况;但在频繁增删时可能会引发大量的内存复制开销。
- **链表实现**:利用节点之间的指针链接形成双向循环列表,允许任意位置快速插入/删除而不必担心内存重定位问题,更适合未知规模的数据集。
对于 C++ 中的标准库容器 `std::deque` 而言,则采用了分段管理的技术方案,在保持随机访问特性的前提下优化了性能表现[^2]。
然而值得注意的是,由于 `std::deque` 的特殊设计,当涉及到大量遍历操作时,其效率相对较低,因为每次迭代都需要额外检查是否跨越了某个小块区域的边界[^3]。
#### 应用场景
尽管存在上述局限性,双端队列仍然有着广泛的应用领域:
- 作为标准模板库(STL)中栈(stack)和队列(queue)的基础实现之一;
- 处理需要同时维护最新与最旧记录的任务调度算法;
- 缓存淘汰策略中的 LRU(Least Recently Used)缓存管理;
- 图形界面应用程序的消息传递系统等[^4]。
```cpp
// 创建一个简单的 C++ std::deque 并执行一些基础操作
#include <iostream>
#include <deque>
int main() {
std::deque<int> d;
// 插入几个整数到 deque 尾部
for(int i=0; i<5; ++i){
d.push_back(i);
}
// 输出所有元素
while(!d.empty()){
std::cout << d.front() << ' ';
d.pop_front();
}
return 0;
}
```
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