deque(双端队列):是一种双开口的"连续"空间的数据结构,双开口的含义是:可以在头尾两端进行插入和删除操作,且时间复杂度为O(1),与vector比较,头插效率高,不需要搬移元素;与list比较,空间利用率比较高。 deque并不是真正连续的空间,而是由一段段连续的小空间拼接而成的,实际deque类似于一个动态的二维数组,其底层结构如下图所示: 双端队列底层是一段假象的连续空间,实际是分段连续的,为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象,落在了deque的迭代器身上,因此deque的迭代器设计就比较复杂,如下图所示: 那deque是如何借助其迭代器维护其假想连续的结构呢?
但是,deque有一个致命缺陷:不适合遍历,因为在遍历时,deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到某段小空间的边界,导致效率低下,而序列式场景中,可能需要经常遍历,因此在实际中,需要线性结构时,大多数情况下优先考虑vector和list,deque的应用并不多,而目前能看到的一个应用就是,STL用其作为stack和queue的底层数据结构。
如下代码对比了大量数据快排时,vector的效率远远高于queue的效率 随机访问才能很好的支持排序,而恰恰queue的随机访问效率很低
#include <iostream> #include <vector> #include <deque> #include <algorithm> #include <ctime> using namespace std; int main() { vector<int> v; deque<int> d; const int n = 1000000; srand((unsigned int)time(0)); for (int i = 0; i < n; ++i) { int val = rand(); v.push_back(val); d.push_back(val); } int begin1 = clock(); sort(v.begin(), v.end()); int end1 = clock(); int begin2 = clock(); sort(d.begin(), d.end()); int end2 = clock(); cout << end1 - begin1 << endl; cout << end2 - begin2 << endl; return 0; }为什么选择deque作为stack和queue的底层默认容器? stack是一种后进先出的特殊线性数据结构,因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构,都可以作为stack的底层容器,比如vector和list都可以;queue是先进先出的特殊线性数据结构,只要具有push_back和pop_front操作的线性结构,都可以作为queue的底层容器,比如list。但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器,主要是因为:
stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器),只需要在固定的一端或者两端进行操作。在stack中元素增长时,deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据);queue中的元素增长 时,deque不仅效率高,而且内存使用率高。结合了deque的优点,而完美的避开了其缺陷。