deque（双端队列）和 vector 区别及 deque 详解

注：想要理解本篇博客，需要读者有基本的 vector 的知识，请看博主的另一篇文章： https://blog.csdn.net/qq_41291253/article/details/89840185

一、deque 简介

(1)deque:双端队列

template > class deque;


//T - 元素的类型。别名为成员类型deque :: value_type。
//alloc - 用于定义存储分配模型的分配器对象的类型。默认情况下，使用allocator类模板，该模板定义最简单的内存分配模型，并且与值无关。

双端队列是double-ended queue不规则的缩写。双端队列是具有动态大小的序列容器，可以在两端（前端或后端）扩展或收缩。

特定库可以以不同方式实现deques，通常是动态数组的某种形式。但无论如何，它们允许通过随机访问迭代器直接访问各个元素，并根据需要通过扩展和收缩容器来自动处理存储。

因此，deque提供类似于vector的功能，但在序列的开头也有可以插入和删除元素，而不仅仅是在其结尾。但是，与vector不同，deques不能保证将其所有元素存储在连续的存储位置中：deque通过将指针偏移（如p++，p 为指针类型）到另一个元素来访问 该元素会导致未定义的行为。

vector和deques 两者提供了一个非常相似的接口，可以用于类似的目的，但内部是以完全不同的方式工作：虽然vector使用需要偶尔重新分配用于增长的单个数组，但是双端队列的元素可以分散在不同的块中存储，容器在内部保存必要的信息，以便在恒定时间内通过统一的顺序接口（通过迭代器）直接访问其任何元素。因此，deques在内部比vector稍微复杂一些，但是这允许deque在非常长的序列中更有效地扩展，但是在这种情况下，重新分配内存变得更加耗费时间。例如，对于 6M 数据，vector 需要连续的 6M 内存；deque 可能需要 6 个 1M 内存。

对于在开始或结束之外的位置频繁插入或删除元素的操作，deque的性能更差，而且迭代器和引用的一致性比list和forward list差。

(2)容器属性

序列：序列容器中的元素按严格的线性顺序排序。各个元素按其顺序访问它们的位置。

动态数组：通常实现为动态数组，它允许直接访问序列中的任何元素，并在序列的开头或结尾提供相对快速的元素添加/删除。

分配器感知：容器使用allocator对象来动态处理其存储需求。

(3)deque和 vector 区别

• deque 两端都能快速插入和删除元素，复杂度不变；而 vector 只能在尾端快速插入元素，在首端插入元素需要移动所有数据，时间复杂度为n。
• 因内存区域不连续，所以++it，--it 操作可能会出错，而 vector 是连续存储，则不存在这一现象。
• 元素的存取和迭代器的动作相对 vector 慢。
• 因为deque使用不止一块内存，所以deque的max_size()可能更大。
• 双端队列的元素可以分散在不同的块中存储，容器在内部保存必要的信息，以便在恒定时间内通过统一的顺序接口（通过迭代器）直接访问其任何元素。因此，deques在内部比vector稍微复杂一些，但是这允许deque在非常长的序列中更有效地扩展，但是在这种情况下，重新分配内存变得更加耗费时间。
• 除了头尾两端，在任何地方安插或删除元素，都将导致指向deque元素的所有pointers、references、iterators失效。
•  deque的内存区块不再被使用时，会自动被释放。deque的内存大小是可自动缩减的。

二、成员函数

deque  member function
iterators:		capacity:		element access		modifiers:
begin	返回容器中第一个元素的迭代器	size	返回容器中元素数量	operator[ ]	获取指定位置元素	assign	分配元素
end	返回容器中最后一个元素的迭代器	max_size	返回容器能存储最大元素数量	at	获取指定位置元素	push_back	在队尾压入元素
rbegin	返回容器中最后一个元素的反向迭代器	resize	调整容器大小以使其包含指定大小元素	front	获取队头元素	push_front	在队头压入元素
rend	返回容器中第一个元素的反向迭代器	empty	判断容器是否为空	back	获取队尾元素	pop_back	弹出队尾元素
						pop_front	弹出队首元素
						insert	在指定位置插入元素
						erase	删除指定位置元素
						swap	交换两个队列元素
						clear	清空队列

注：标红为详解函数，其他函数都和 vector 用法相同，这里不在赘述，想要学习的读者，请自行查看 https://blog.csdn.net/qq_41291253/article/details/89840185

三、函数详解 

std::deque::begin

将迭代器返回到开头，返回指向deque容器中第一个元素的迭代器。

请注意，与成员deque :: front不同，它返回对第一个元素的引用，此函数返回指向它的随机访问迭代器。

如果容器为空，则不应取消引用返回的迭代器值。取消引用在这里可以通过指针来理解：int a = 5;  int* p;  p = &a;  cout << *p; 我们称 p 引用 a 的地址（p的值为 a 的地址），称*p 为取消引用 a 的值（*p 的值为 a 的值，即 5）。所以这句话意思是，如果容器为空，则 begin 对应的迭代器存储的内容为空（相当于a为空），如果取消引用返回迭代器的值会出错（即 *p 会报错，因为 p 指向的地址内容为空）。

// deque::begin
#include 
#include 

int main ()
{
  std::deque mydeque;

  for (int i=1; i<=5; i++) mydeque.push_back(i);

  std::cout << "mydeque contains:";

  std::deque::iterator it = mydeque.begin();

  while (it != mydeque.end())
    std::cout << ' ' << *it++;

  std::cout << '\n';

  return 0;
}

//output
//mydeque contains: 1 2 3 4 5

 std::deque::push_frond / pop_frond

void push_front（const value_type＆val）;

//val - 要复制（或移动）到插入元素的值。
//成员类型value_type是容器中元素的类型，在deque中定义为其第一个模板参数（T）的别名。

void pop_front（）;

push_frond:在开头插入元素,在deque容器的开头插入一个新元素，就在它当前的第一个元素之前。val的内容被复制（或移动）到插入的元素。这将容器尺寸增加了一位。

pop_front：删除deque容器中的第一个元素，将其大小减小一位。这会破坏已删除的元素。

// deque::push_front
#include 
#include 

int main ()
{
  std::deque mydeque (2,100);     // two ints with a value of 100
  mydeque.push_front (200);
  mydeque.push_front (300);

  std::cout << "mydeque contains:";
  for (std::deque::iterator it = mydeque.begin(); it != mydeque.end(); ++it)
    std::cout << ' ' << *it;
  std::cout << '\n';

  return 0;
}

//output
//300 200 100 100

// deque::pop_front
#include 
#include 

int main ()
{
  std::deque mydeque;

  mydeque.push_back (100);
  mydeque.push_back (200);
  mydeque.push_back (300);

  std::cout << "Popping out the elements in mydeque:";
  while (!mydeque.empty())
  {
    std::cout << ' ' << mydeque.front();
    mydeque.pop_front();
  }

  std::cout << "\nThe final size of mydeque is " << int(mydeque.size()) << '\n';

  return 0;
}

//output
//Popping out the elements in mydeque: 100 200 300
//The final size of mydeque is 0