C++ deque双端队列用法_C++ deque与vector的底层实现差异

deque在两端插入删除操作上优于vector，适用于频繁首尾增删场景；其采用分段连续存储，通过中控数组管理缓冲区，支持随机访问但效率略低；与vector不同，deque无capacity和reserve，内存按需分配，迭代器失效规则更复杂；若需连续内存或高频尾部操作选vector，若需高效首尾操作则选deque。

deque（双端队列）是C++ STL中一种支持在首尾两端高效插入和删除的序列容器。与vector相比，它在某些操作上具有性能优势，尤其适用于频繁在头部增删元素的场景。

deque的基本用法

deque的使用方式与vector非常相似，支持随机访问、动态扩容，同时还能在常数时间内在头部插入或删除元素。

• 包含头文件： #include <deque>
• 声明： std::deque<int> dq;
• 尾部操作： dq.push_back(10); dq.pop_back();
• 头部操作： dq.push_front(5); dq.pop_front();
• 随机访问： dq[0], dq.at(1), *dq.begin()
• 大小相关： dq.size(), dq.empty(), dq.clear()

与vector不同，deque没有提供capacity()和reserve()函数，因为它不需要连续存储空间的预留机制。

deque与vector的底层实现差异

两者虽然都支持随机访问，但内部结构完全不同，这直接影响了它们的性能特征和适用场景。

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• 使用一段连续的内存空间存储元素。
• 当容量不足时，会分配更大的连续空间，并将原有数据复制过去，释放旧空间。
• 尾部插入通常是O(1)，但扩容时为O(n)；头部插入为O(n)，因为需要整体后移。
• 迭代器失效：只要发生扩容，所有迭代器都会失效。

• 采用分段连续存储，由多个固定大小的缓冲区组成，通过一个“中控数组”管理这些块。
• 每个缓冲区存放若干元素，新元素可在前或后添加新的缓冲区。
• 头尾插入均为摊还O(1)，无需移动已有元素。
• 支持随机访问，但访问效率略低于vector，因需通过中控数组定位具体块。
• 迭代器失效规则更复杂：插入操作可能导致部分迭代器失效，但不会像vector那样全部失效。

使用建议与选择依据

根据实际需求选择合适的容器，能显著提升程序性能。

• 如果主要在尾部操作，且需要频繁随机访问，vector是首选。它的缓存局部性更好，访问更快。
• 若经常在头部插入/删除元素，deque明显优于vector，避免大量数据搬移。
• 不需要预分配额外空间，deque按需分配缓冲区，内存利用率更灵活。
• 注意：deque不保证所有元素在一块连续内存中，因此不能像vector那样传给期望连续数组的C接口。

基本上就这些。理解底层差异有助于写出更高效的代码。deque的设计牺牲了一点访问速度，换来了两端操作的灵活性。

以上就是C++ deque双端队列用法_C++ deque与vector的底层实现差异的详细内容，更多请关注php中文网其它相关文章！