c++中如何使用deque双端队列_c++ deque容器操作实例

直接说结论：std::deque 是 C++ 标准库中支持高效两端插入/删除的序列容器，比 std::vector 多出 push_front() 和 pop_front()，但随机访问性能略弱于 vector（常数因子稍大，仍为 O(1)）。

如何声明和初始化 deque

必须包含头文件 ，且所有操作都依赖模板参数类型。常见误写是漏掉命名空间或用错尖括号语法。

• 空容器：std::deque dq;
• 指定大小并初始化为 0：std::deque dq(5); → 含 5 个 0
• 指定大小并初始化为某值：std::deque dq(5, 42); → 含 5 个 42
• 从数组构造：int arr[] = {1, 2, 3}; std::deque dq(arr, arr + 3);
• C++11 起支持初始化列表：std::deque<:string> dq = {"a", "b", "c"};

两端插入与删除的正确写法

deque 的核心价值就在前后操作都是 O(1) 均摊复杂度，但要注意：没有 insert_front() 这种函数，只有 push_front() 和 pop_front()；pop_front() 不返回值，取值需先用 front()。

• 前端插入：dq.push_front(10);
• 后端插入：dq.push_back(20);
• 前端删除：dq.pop_front();（不返回元素，删前请先 if (!dq.empty()) x = dq.front();）
• 后端删除：dq.pop_back();
• 获取首尾元素（不删除）：dq.front()、dq.back() —— 若容器为空，行为未定义（不是抛异常，是崩溃或脏读）

std::deque dq = {1, 2, 3};
dq.push_front(0);   // dq → {0,1,2,3}
dq.push_back(4);    // dq → {0,1,2,3,4}
dq.pop_front();     // dq → {1,2,3,4}
dq.pop_back();      // dq → {1,2,3}

迭代器与随机访问注意事项

deque 支持随机访问（dq[i]、dq.at(i)），也支持所有标准迭代器操作，但它的内存不连续 —— 实际由多个固定大小缓冲区组成。这导致两个隐性影响：

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• &dq[0] + i != &dq[i]：指针算术不成立，不能把 dq.data() 当作 C 数组传给需要连续内存的 API（vector 可以，deque 不行）
• 迭代器失效规则比 vector 宽松：仅在对应端插入/删除时，另一端的迭代器仍有效；但中间插入（insert(pos, ...)）会导致所有迭代器失效
• at() 会做边界检查并抛 std::out_of_range，operator[] 不检查 —— 和 vector 行为一致

什么时候该用 deque 而不是 vector 或 list

选 deque 不是因为“它两头快”，而是因为你的场景同时满足：需要频繁在两端增删 + 需要较快的随机访问 + 不要求内存连续。

• ✅ 推荐用：滑动窗口最大值、实现栈+队列混合结构、日志缓冲区（头进尾出或尾进头出）
• ❌ 别硬套：需要传给 OpenGL 的顶点数组（要 vector::data()）、99% 时间只在尾部操作（用 vector 更缓存友好）、频繁在中间插入/删除（改用 list 或 forward_list）
• ⚠️ 注意：deque 构造/析构单个元素的开销略高于 vector（因涉及缓冲区管理），元素类型很重时（如含大数组的 struct）要实测

最容易被忽略的一点：deque 的 size() 是 O(1)，但某些老编译器（如早期 MSVC）实现曾是 O(n)，现在主流 STL（libstdc++、libc++、MSVC STL）均已保证 O(1)。不过，如果你在嵌入式环境或自研 STL 上使用，务必查证文档。