C++ deque容器有什么优势双端队列的实现原理与应用-C++-PHP中文网

C++ deque容器有什么优势双端队列的实现原理与应用

P粉602998670

发布： 2025-08-08 13:52:01

原创

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deque 相比 vector 的优势包括头尾插入删除效率高、内存分配更灵活、不容易出现内存碎片。① deque 在头部和尾部插入和删除元素的时间复杂度为 o(1)，而 vector 仅在尾部高效；② deque 由多个固定大小的缓冲区组成，无需连续内存空间，避免了 vector 扩容时的大量内存拷贝；③ deque 的分段式结构在某些情况下比 vector 更容易管理内存，减少内存碎片。

C++ deque容器有什么优势双端队列的实现原理与应用

C++ 中的

deque

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（双端队列）作为一种常用的 STL 容器，相比

vector

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和

list

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，它在某些场景下有明显优势。尤其在频繁进行头部和尾部插入删除操作时，

deque

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的表现更加高效。

deque

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相比

vector

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有哪些优势？

很多人在需要动态数组时会优先使用

vector

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，但

deque

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在某些方面更胜一筹：

头尾插入删除效率高：
```
vector
```
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只能在尾部高效操作，而
```
deque
```
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支持在头部和尾部快速插入和删除元素，时间复杂度为 O(1)。
内存分配更灵活：
```
deque
```
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不要求一块连续的内存空间，而是由多个固定大小的缓冲区组成，这样可以避免
```
vector
```
登录后复制
扩容时的大量内存拷贝。
不容易出现内存碎片：虽然
```
deque
```
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也涉及内存分配，但它的分段式结构在某些情况下比
```
vector
```
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更容易管理内存。

但需要注意的是，

deque

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的随机访问效率略低于

vector

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，因为不是完全连续存储。

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deque

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的实现原理是怎样的？

deque

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的内部结构并不是一个简单的链表，也不是一块连续内存，而是采用分段连续空间的方式实现：

它由多个小块连续内存（缓冲区）组成，每个缓冲区存储一定数量的元素。
有一个中控器（map）来记录这些缓冲区的位置，方便快速定位。
当在头部或尾部插入元素时，只需要在对应的缓冲区操作，如果缓冲区满了，就申请一个新的缓冲区。

这种结构使得

deque

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能在保证随机访问效率的同时，也支持高效的两端插入与删除。

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举个例子：
假设每个缓冲区能存 8 个元素，当我们在头部插入元素时，只要头部缓冲区还有空间，就可以直接插入，不需要移动其他元素。如果满了，就新建一个缓冲区挂在前面。

deque

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适合哪些应用场景？

deque

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的优势让它在以下几种场景中非常实用：

实现双端队列结构：比如需要频繁从头部和尾部插入或删除元素的场景，例如任务调度、滑动窗口等问题。
作为队列或栈的底层实现：虽然
```
queue
```
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和
```
stack
```
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都可以用
```
deque
```
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作为底层容器，而且效率比
```
list
```
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更好。
处理数据流中的滑动窗口问题：比如滑动窗口最大值、滑动窗口中位数等算法题，
```
deque
```
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常用于维护窗口内的有序结构。

例如在滑动窗口最大值问题中，我们通常用

deque

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来保存窗口中可能成为最大值的元素索引，这样可以高效地维护当前窗口的最大值。

使用

deque

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时需要注意什么？

虽然

deque

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有很多优点，但也有一些细节需要注意：

迭代器失效问题：当在头部或尾部插入元素时，可能会导致缓冲区切换，但标准库保证了只有受影响的迭代器失效，其他仍可用。
不支持
capacity()
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：不像
```
vector
```
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有
```
capacity()
```
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可以查看容量，
```
deque
```
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没有这个函数，每次扩容更灵活但也更难预估性能。
内存占用略高：由于使用了多个缓冲区和中控器，
```
deque
```
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的内存开销会比
```
vector
```
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略大一些。