std::deque（双端队列）是 C++ 标准模板库（STL）中的一个序列容器，它提供了在队列的两端进行插入和删除操作的高效实现。std::deque 可以被视为一个固定大小的数组，但它可以动态增长和缩减，且不需要在每次插入或删除时重新分配整个数组的内存。
std::deque 的主要特点包括：
- 两端快速访问：可以在
std::deque的前端和后端快速添加或移除元素。 - 动态大小：
std::deque的大小可以根据需要动态增长和缩减。 - 内存效率：
std::deque通常使用多个固定大小的块来存储元素，这有助于减少内存碎片并提高内存访问效率。 - 无容量限制：与
std::vector不同，std::deque没有容量限制，它可以根据需要增长到任何大小（受限于可用内存）。
下面是一些使用 std::deque 的基本示例：
创建和初始化 std::deque
#include <deque>
#include <iostream>int main() {// 创建一个空的 dequestd::deque<int> deq1;// 使用花括号初始化 dequestd::deque<int> deq2 = {1, 2, 3, 4, 5};// 使用另一个 deque 的拷贝初始化std::deque<int> deq3(deq2);return 0;
}插入和删除元素
#include <deque>
#include <iostream>int main() {std::deque<int> deq = {1, 2, 3, 4, 5};// 在 deque 的前端插入元素deq.push_front(0); // {0，1，2，3，4，5}// 在 deque 的后端插入元素deq.push_back(6); // {0，1，2，3，4，5，6}// 从 deque 的前端移除元素deq.pop_front(); // {1，2，3，4，5，6}// 从 deque 的后端移除元素deq.pop_back(); // {1，2，3，4，5}// 打印 deque 的内容for (int num : deq) {std::cout << num << " ";}std::cout << std::endl;return 0;
}访问元素
std::deque 提供了 front() 和 back() 方法来访问第一个和最后一个元素，但没有直接访问中间元素的方法。要访问中间元素，需要一个指向中间的迭代器，通常通过 begin()、end() 或 find() 等方法获得。
#include <deque>
#include <iostream>int main() {std::deque<int> deq = {1, 2, 3, 4, 5};// 访问第一个元素std::cout << "Front element: " << deq.front() << std::endl;// 访问最后一个元素std::cout << "Back element: " << deq.back() << std::endl;// 使用迭代器访问中间元素auto it = deq.begin() + 2; // 获取指向第三个元素的迭代器if (it != deq.end()) {std::cout << "Middle element: " << *it << std::endl;}return 0;
}遍历 std::deque
可以使用迭代器或范围 for 循环来遍历 std::deque 中的所有元素。
容量和大小
std::deque 提供了 empty()、size() 和 max_size() 方法来查询容器的状态。
#include <deque>
#include <iostream>int main() {std::deque<int> deq;// 检查 deque 是否为空if (deq.empty()) {std::cout << "Deque is empty." << std::endl;}// 获取 deque 的大小std::cout << "Deque size: " << deq.size() << std::endl;// 获取 deque 可以容纳的最大元素数量std::cout << "Deque max size: " << deq.max_size() << std::endl;return 0;
}std::deque 是一个非常有用的容器，特别是需要在序列的两端频繁地插入和删除元素时。然而，由于它的内部实现使用了几个固定大小的块，所以当插入或删除操作跨越块的边界时，可能会发生额外的内存分配和元素复制，这可能会导致性能开销。因此，在决定使用 std::deque 时，需要根据具体的应用场景来权衡其优缺点。
使用 std::deque 实现单调队列是一种常见的做法，因为它支持两端的快速插入和删除操作。单调队列通常用于维护一个区间内的最小值或最大值，例如在处理滑动窗口问题时。下面是使用 std::deque 实现一个单调递增队列的示例，它可以用于计算滑动窗口的最大值：
#include <iostream>
#include <deque>class MonotonicQueue {
private:std::deque<int> dq; // 使用双端队列实现单调队列public:// 向队列尾部添加元素void push(int value) {// 移除所有比新值小的尾部元素（保持队列单调性）while (!dq.empty() && dq.back() < value) {dq.pop_back();}// 将新值添加到队列尾部dq.push_back(value);}// 移除队列头部的元素void pop_front() {// 只移除队列头部的元素if (!dq.empty()) {dq.pop_front();}}// 获取队列头部的元素int front() {if (dq.empty()) {throw std::out_of_range("Queue is empty.");}return dq.front();}// 获取队列尾部的元素int back() {if (dq.empty()) {throw std::out_of_range("Queue is empty.");}return dq.back();}// 检查队列是否为空bool empty() {return dq.empty();}// 获取队列的大小size_t size() {return dq.size();}
};int main() {MonotonicQueue mq;mq.push(5);mq.push(3);mq.push(7);mq.push(4);mq.push(6);while (!mq.empty()) {std::cout << mq.front() << " ";mq.pop_front();}std::cout << std::endl;return 0;
}LC239
class Solution {
public:vector<int> maxSlidingWindow(vector<int>& nums, int k) {vector<int> res;deque<int> q;for (int i = 0; i < nums.size(); i++) {// 严格维持单调递减while (!q.empty() && nums[i] > nums[q.back()]) q.pop_back();q.push_back(i);if (i-q.front() >= k) q.pop_front();if (i >= k-1) res.emplace_back(nums[q.front()]);} return res;}
};
图论)
