C++中的Deque内部工作原理是什么?

C++中的Deque内部工作原理是什么?

Deque是C++标准库中提供的一种数据结构,是一种双向队列。在Deque中,元素的新增和删除都可以在队列的头和尾完成,因此Deque既可以像栈一样使用,也可以像队列一样使用。那么,Deque内部是如何实现这些操作的呢?

Deque的内部结构

首先,我们需要了解Deque的内部结构。Deque内部是由若干个内存块组成的。每个内存块都是一个固定大小的数组,数组中存储着Deque中的元素,这些元素都是通过构造函数、析构函数等方法在内存中进行管理的。

当插入或删除元素时,Deque实际上是对这些内存块进行操作,而不是对其中的元素进行操作。因此,Deque的插入和删除操作的时间复杂度比较小,但是随机访问操作的时间复杂度比较大。

Deque的内部实现

Deque的内部实现是通过一个双向链表和一个循环数组结合使用来实现的。这个双向链表是用来连接这些内存块的,而循环数组则是用来存储这些元素的。在Deque的内部实现中,有一个指针指向当前的内存块,每次对Deque进行插入和删除操作时,都会根据这个指针来确定应该对哪个内存块进行操作。当这个内存块被填满后,Deque会从前面的内存块中移动元素到后面的内存块中,而当这个内存块被清空后,Deque会将其释放掉,从而回收内存空间。

下面是Deque的一些操作示例:

#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;

int main() {
  deque<int> myDeque;

  //向Deque中添加元素
  for (int i=1; i<=3; i++) {
    myDeque.push_back(i);
    myDeque.push_front(i*10);
  }

  //输出Deque中所有元素
  for (int i : myDeque) {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;

  //从Deque头部删除一个元素
  myDeque.pop_front();

  //从Deque尾部删除一个元素
  myDeque.pop_back();

  //输出Deque中所有元素
  for (int i : myDeque) {
    cout << i << " ";
  }
  cout << endl;

  return 0;
}

在这个示例中,我们首先创建了一个空的Deque,然后对其进行了插入、遍历和删除操作。在插入操作中,我们使用了push_back和push_front函数,分别从Deque的末尾和开头插入元素。在遍历操作中,我们使用了C++11中新引入的for-each语法。在删除操作中,我们使用了pop_front和pop_back函数,分别从Deque的开头和末尾删除元素。

结论

综上所述,C++中的Deque内部是由若干个内存块组成的,并且通过一个双向链表和一个循环数组来实现元素的存储和访问。Deque拥有较小的插入和删除时间复杂度,但随机访问时间复杂度比较大。对于需要频繁插入和删除元素的场景,Deque是一个非常优秀的数据结构。

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