C++ STL双端队列deque的底层实现及常用操作

STL其他内容解析：关于C++中STL的理解和应用

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deque容器的介绍

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的操作图示

        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。

deque容器的实现原理

        从逻辑上看，deque 容器是连续的空间，这会让我们联想到array 和 vector，array无法成长，而vector虽然可以成长，但是只能向尾端生长。其实现原理是：(1) 申请更大空间 (2)原数据复制新空间 (3)释放原空间，这种做法所付出的时间代价是非常大的。

        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。

        deque 是分段连续内存空间，有中央控制器，维持整体连续的假象。

       中控器中每一个节点都是一个指针，指向真正的缓存区。

如何通过对deque的迭代器维持“整体连续“的假象？
通过对deque的迭代器的operator++与operator--的重载来实现。
通过源码可以看到deque的迭代器类内有这么几个成员
    T* cur;　此迭代器所指缓冲区中的现行元素
    T* first;　此迭代器所指缓冲区中的头
    T* last;  此迭代器所指缓冲区中的尾
    map_point node; 指向“map”中对应的元素

deque容器的常用操作

以定义了一个双端队列q为例

deque构造函数:

deque q;  //默认构造形式
deque q(a.begin(),a.end()); //构造函数将[ a.begin(), a.end() )区间中的元素拷贝给本身。
deque q(n,elem);//构造函数将n个elem拷贝给本身。
deque q(a); //拷贝构造函数，用双端队列a初始化q。

deque大小操作:

q.size();//返回容器中元素的个数
q.empty();//判断容器是否为空
q.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。
q.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。

deque双端插入和删除操作:

q.push_back(elem);//在容器尾部添加一个数据
q.push_front(elem);//在容器头部插入一个数据
q.pop_back();//删除容器最后一个数据
q.pop_front();//删除容器第一个数据

deque数据存取:

q.at(idx);//返回索引idx所指的数据，如果idx越界，抛出异常out_of_range。
q[idx]; //返回索引idx所指的数据，如果idx越界，不抛出异常，直接出错。
q.front();//返回第一个数据。
q.back();//返回最后一个数据

deque插入操作: 要用迭代器

iterator insert(iterator it,const T& x):双端队列中某一元素前增加一个元素x
//例如：q.insert(q.begin()+3,66);  在第4个元素前插入66这个元素
void insert(iterator it,int n,const T& x):双端队列中某一元素前增加n个相同的元素x
void insert(iterator it,const_iterator first,const_iteratorlast):双端队列中某一元素前插入另一个相同类型向量的[forst,last)间的数据

deque删除操作:也需要迭代器

q.clear();//移除容器的所有数据
q.erase(beg,end);//删除[beg,end)区间的数据，返回下一个数据的位置。
q.erase(pos);//删除pos位置的数据，返回下一个数据的位置。

用sort排序的3种方法：

 //默认从小到大
sort(a.begin(),a.end()); 

//修改默认顺序，可以用less,greater
sort(a.begin(),a.end(),greater());  //从大到小
sort(a.begin(),a.end(),less());   //从小到大

//还可以增加一个cmp函数，这种也适合于结构体 
sort(a.begin(),a.end(),cmp);

bool cmp(int a,int b){
	if (a>b) return true;
		else return  false;
}