C++之deque

deque(包含头文件#include<deque>)由若干段连续空间串接而成，一旦有必要在deque的头部或尾端增加新的空间，便配置一段定量连续的空间，串接在deque的头部或尾端。deque的最大任务，就是在这些分段连续的空间上维护其整体连续的假象，并提供随机存取的接口。

实际上。deque内部会维护一个map（注意！不是STL中的map容器）即一小块连续的空间，该空间中每个元素都是指针，指向另一段（较大的）区域，这个区域称为缓冲区，缓冲区用来保存deque中的数据。因此deque在随机访问和遍历数据会比vector慢。它首次插入一个元素，默认会动态分配512字节空间，当这512字节空间用完后，它会再动态分配自己另外的512字节空间，然后虚拟地连在一起。deque的这种设计使得它具有比vector复杂得多的架构、算法和迭代器设计。它的随机访问和遍历性能比vector差。

deque是一种优化了的对序列两端元素进行添加和删除操作的基本序列容器。通常由一些独立的区块组成，第一区块朝某方向扩展，最后一个区块朝另一方向扩展。它允许较为快速地随机访问但它不像vector一样把所有对象保存在一个连续的内存块，而是多个连续的内存块。并且在一个映射结构中保存对这些块以及顺序的跟踪。

一.成员函数

构造函数与析构函数：

迭代器访问操作函数

这里c代表常量const，r代表reverse逆操作.

值访问操作和状态判定操作

注意没有提供容量操作capacity()。除了at()，没有任何成员函数会检查索引或迭代器是否有效。元素的插入或删除可能导致内存重新分配，所以任何插入或删除动作都会使所有指向deque元素的指针、引用和迭代器失效。惟一例外的是在头部或尾部插入元素，操作之后，指针和引用仍然有效，但迭代器将失效。

值修改操作

注意，pos为迭代器类型。仅仅只有使用erase操作及删除数据操作才会返回指向下一个数据的迭代器。push_back()或push_front()插入元素时发生异常，不会抛出异常。另外还包括赋值函数assign()，如下：

#include <iostream>
#include <deque>

int main ()
{
  std::deque<int> first;
  std::deque<int> second;
  std::deque<int> third;

  first.assign (7,100);             // 7 ints with a value of 100

  std::deque<int>::iterator it;
  it=first.begin()+1;

  second.assign (it,first.end()-1); // the 5 central values of first

  int myints[] = {1776,7,4};
  third.assign (myints,myints+3);   // assigning from array.

  std::cout << "Size of first: " << int (first.size()) << '\n';
  std::cout << "Size of second: " << int (second.size()) << '\n';
  std::cout << "Size of third: " << int (third.size()) << '\n';
  return 0;
}

代码2：常见操作

#include <deque>
#include <cstdio>
#include <algorithm>
using namespace std;
int main()
{
	deque<int> ideq(20); //Create a deque ideq with 20 elements of default value 0
	deque<int>::iterator pos;
	int i;
	for (i = 0; i < 20; ++i)
		ideq[i] = i;

	printf("输出deque中数据:\n");
	for (i = 0; i < 20; ++i)
		printf("%d ", ideq[i]);
	putchar('\n');

	//在头尾加入新数据
	printf("\n在头尾加入新数据...\n");
	ideq.push_back(100);
	ideq.push_front(i);

	//输出deque
	printf("\n输出deque中数据:\n");
	for (pos = ideq.begin(); pos != ideq.end(); pos++)
		printf("%d ", *pos);
	putchar('\n');

	//查找
	const int FINDNUMBER = 19;
	printf("\n查找%d\n", FINDNUMBER);
	pos = find(ideq.begin(), ideq.end(), FINDNUMBER);//注意迭代器类型在此查找
	if (pos != ideq.end())
		printf("find %d success\n", *pos);
	else
		printf("find failed\n");

	//在头尾删除数据
	printf("\n在头尾删除数据...\n");
	ideq.pop_back();
	ideq.pop_front();

	//输出deque
	printf("\n输出deque中数据:\n");
	for (pos = ideq.begin(); pos != ideq.end(); pos++)
		printf("%d ", *pos);
	putchar('\n');
	return 0;
}

二.容器之间的差异和联系

1.vector  （连续的空间存储,可以使用[]操作符）快速的访问随机的元素，快速的在末尾插入元素，但是在序列中间岁间的插入，删除元素要慢（涉及元素复制移动），而且如果一开始分配的空间不够的话，有一个重新分配更大空间，此时需要拷贝的性能开销。可以快速地在最后添加删除元素,并可以快速地访问任意元素

       2.deque    在开始和最后添加删除元素都一样快,并提供了随机访问方法,像vector一样使用[]访问任意元素,但是随机访问速度比不上vector快,因为它要内部处理堆跳转deque也有保留空间.另外,由于deque不要求连续空间,所以可以保存的元素比vector更大,这点也要注意一下.还有就是在前面和后面添加元素时都不需要移动其它块的元素。对deque的排序操作，可将deque先复制到vector，排序后在复制回deque。
            1)两端都能快速插入元素和删除元素（vector只在尾端快速进行此类操作）。
         2）存取元素时，deque的内部结构会多一个间接过程，所以元素的存取和迭代器的动作会稍稍慢一些。
         3）迭代器需要在不同区块间跳转，所以必须是特殊的智能型指针，非一般指针。
         4）在对内存区块有所限制的系统中（例如PC系统），deque可以内含更多元素，因为它使用不止一块内存。因此deque的max_size()可能更大。
         5）deque不支持对容量和内存重分配时机的控制。特别要注意的是，除了头尾两端，在任何地方插入或删除元素，都将导致指向deque元素的任何指针、引用、迭代器失效。不过，deque的内存重分配优于vector，因为其内部结构显示，deque不必在内存重分配时复制所有元素。
         6）deque的内存区块不再被使用时，会被释放。deque的内存大小是可缩减的。

3.list（元素间使用链表相连）访问随机元素不如vector快，随机的插入元素比vector快，对每个元素分配空间，所以不存在空间不够，重新分配的情况。list可以快速地在所有地方添加删除元素,但是只能快速地访问最开始与最后的元素

4.set 内部元素唯一，用一棵平衡树结构来存储，因此遍历的时候就排序了，查找比较快。

5.map 一对一的映射的结合，key不能重复。

6.stack 适配器，必须结合其他的容器使用，stl中默认的内部容器是deque。先进后出，只有一个出口，不允许遍历。

7.queue 适配器。是受限制的deque，内部容器一般使用list较简单。先进先出，不允许遍历和元素的随机访问。

需要说明的是：由于deque可以从首位两端插入或剔除元素，所以只需要对其进行简单的封装就可以分别实现先进先出（FIFO）的stack和先进后出（FILO）的queue了。stack和queue中都有一个deque类型的成员，用做数据存储的容器，然后对deque的部分接口进行简单的封装，例如stack只提供从末端插入和删除的接口以及获取末端元素的接口，而queue则只提供从尾部插入而从头部删除的接口以及获取首位元素的接口。像这样具有“修改某物接口，形成另一种风貌”的性质的，称为配接器（adapter），因此STL中stack和queue往往不被归类为容器（container），而被归类为容器配接器（container
adapter）。

三.容器的选择

1.强调快速随机访问。则vector要比list好得多 。

          2.已知要存储元素的个数。vector 好于list。  

          3.强调增删且不要在两端插入修改元素。则list显然要比vector好。  

          4.除非我们需要在容器首部插入和删除元素，deque好于vector。因为vector仅仅在尾部增删快速。

          6.如果只需要在读取输入时在容器的中间位置插入元素，然后需要随机访问元素，则可考虑输入时将元素读入到一个List容器，然后排序，然后将排序后的list容器复制到一个vector容器中。

          5.如果只在容易的首部和尾部插入数据元素，则选择deque.

参考

1.vector,map,list,queue的区别详细解析

2.STL系列之一 deque双向队列

3.deque用法
和与vector的区别