C++基础知识（八：STL标准库 deque ）

deque在C++的STL(Standard Template Library)中是一个非常强大的容器，它的全称是“Double-Ended Queue”，即双端队列。deque结合了数组和链表的优点，提供了在两端进行高效插入和删除操作的能力，同时保持了随机访问的特性。

双端队列和普通队列的区别？

普通队列（queue）

先进先出（FIFO）原则：普通队列遵循先进先出的原则，这意味着最先加入队列的元素将是最先被移除的。
操作限制：在普通队列中，新的元素只能从队尾（rear）添加（enqueue），而元素的移除只能从队头（front）进行（dequeue）。

双端队列（deque）

灵活的操作：双端队列允许在队列的两端进行插入和删除操作。这意呀着元素可以从队头（front）或队尾（rear）添加或移除。
不限制操作端：双端队列没有固定的操作端限制，因此它不是严格意义上的FIFO数据结构，而是更加灵活。

总结区别

操作端：
- 普通队列只允许在一端插入（队尾）和另一端删除（队头）。
- 双端队列允许在两端进行插入和删除。
数据访问：
- 普通队列中，数据访问遵循先进先出原则。
- 双端队列中，数据访问更灵活，可以在两端进行访问，不严格遵循先进先出原则。
使用场景：
- 普通队列常用于需要按顺序处理任务的情况，如打印机任务队列、事件处理队列等。
- 双端队列适用于需要灵活操作数据的情况，如滑动窗口算法、最近最少使用（LRU）缓存算法等。

deque的特点：

动态大小：deque可以动态地增加或减少元素数量。
随机访问：deque支持通过下标直接访问元素，时间复杂度为O(1)。
两端操作：deque可以在头部和尾部进行快速的插入和删除操作，时间复杂度通常为O(1)。
内部实现：deque使用一种复杂的内部结构来实现其特性，它将数据分割成多个连续的块，每个块的大小通常是固定的，这样既保证了随机访问的效率，又允许在两端进行高效的插入和删除。

deque的基本操作：

构造与初始化：
- std::deque<int> d; // 创建一个空的deque
- std::deque<int> d(10, 5); // 创建一个含有10个元素，每个元素值为5的deque
插入与删除：
- d.push_front(1); // 在deque前端插入元素
- d.push_back(2); // 在deque后端插入元素
- d.pop_front(); // 删除deque前端的元素
- d.pop_back(); // 删除deque后端的元素
- d.insert(d.begin(), 0); // 在指定位置插入元素
- d.erase(d.begin()); // 删除指定位置的元素
访问元素：
- d.front(); // 访问deque的第一个元素
- d.back(); // 访问deque的最后一个元素
- d.at(index); // 访问指定索引的元素，如果索引越界会抛出异常
- d[index]; // 直接通过下标访问元素
其他操作：
- d.size(); // 获取deque中的元素数量
- d.empty(); // 检查deque是否为空
- d.clear(); // 清空deque中的所有元素

示例代码：

Cpp

#include <iostream>
#include <deque>int main()
{std::deque<int> d;// 插入元素d.push_back(1);d.push_front(2);d.push_back(3);// 访问元素std::cout << "Front: " << d.front() << ", Back: " << d.back() << std::endl;// 删除元素d.pop_front();d.pop_back();for (std::size_t i = 0; i < d.size(); ++i){std::cout << "d-value: " << d[i] << std::endl;}return 0;
}

什么时候用deque，什么时候用vector，什么时候用list?

std::vector

使用场景：
- 当你需要频繁的随机访问元素时。
- 当插入和删除操作主要发生在容器的末端时。
- 当容器的大小在初始化后变化不大，或者可以预先分配足够空间时。
优点：
- 提供随机访问，访问时间复杂度为O(1)。
- 插入和删除元素在末尾时效率高，时间复杂度为O(1)。
- 内存使用紧凑，元素在一块连续的内存区域中。
缺点：
- 在中间或开头插入或删除元素时效率低，时间复杂度为O(n)。