【C++ STL】Deques

1、结构

　　容器deque和vector非常相似，也是采用动态数组来管理元素，提供随机存取，有着和vector几乎一样的接口，不同的是deque的动态数组头尾都开放，因此可以在头尾都可以进行快速的安插和删除。

　　为了获取这种能力，deque通常实作为一组独立区块，第一区块朝某方向扩展，最后一区块朝另一方向扩展。

2、deque能力

2.1 与vector区别

　　两端都能快速安插和删除元素。

　　存取元素时，deque内部结构会多一个间接的过程，所以存取和迭代器的动作会稍微慢一些。

　　迭代器需要在不同的内存区块跳转，所以必须是特殊的智能型指针，非一般指针。

　　deque不支持对容量和内存重分配时机的控制，除了头尾两端，在任何地方删除或者增加元素都会使reference、pointers、iterators失效。deque的内存分配优于vector，由其内部可知，deque不必在内存重新分配时复制所有元素。

　　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。

2.2 与vector的共同点

　　在中段部分安插、移除元素的速度相对较慢，因为所有的元素都需要移动或者腾出填补空间。

　　迭代器属于random access iterator（随机存取迭代器）。

2.3 适用场景

　　需要在两段安插或者删除元素

　　无需引用容器内的元素

　　要求释放不再使用的元素。

3、操作函数

3.1 构造函数和析构函数

操作	效果
deque<Elem> c	产生一个空的deque
deque<Elem> c1(c2)	针对某个同型deque产生一个副本(所有元素都被拷贝)
deque<Elem> c(n)	产生一个包含n个元素的deque，这些元素均以default构造函数产生。
deque<Elem> c(n,elem)	产生一个包含n个元素的deque，这些元素均是elem的副本
deque<Elem> c(beg,end)	产生一个deque，以区间[beg,end)内的元素作为初值
c.~deque<Elem>()	销毁所有元素，释放内存

3.2 非变动操作

操作	效果
c.size()	返回当前的元素数量
c.empty()	判断大小是否为零，等同于0 == size()，效率更高
c.max_size()	返回能容纳的元素最大数量
c1 == c2	判断c1是否等于c2
c1 != c2	判断c1是否不等于c2(等同于!(c1==c2))
c1 < c2	判断c1是否小于c2
c1 > c2	判断c1是否大于c2
c1 <= c2	判断c1是否小于等于c2(等同于!(c2<c1))
c1 >= c2	判断c1是否大于等于c2 (等同于!(c1<c2))
c.at(idx)	返回索引idx所标示的元素，如果idx越界，抛出out_of_range
c[idx]	返回索引idx所标示的元素，不进行范围检查
c.front()	返回第一个元素，不检查第一个元素是否存在
c.back()	返回最后一个元素，不检查最后一个元素是否存在
c.begin()	返回一个随机存取迭代器，指向第一个元素
c.end()	返回一个随机存取迭代器，指向最后一个元素的下一个位置
c.rbegin()	返回一个逆向迭代器，指向逆向迭代的第一个元素
c.rend()	返回一个逆向迭代器，指向逆向迭代的最后一个元素的下一个位置

3.3变动性操作

操作	效果
c1 = c2	将c2所有的元素赋值给c1
c.assign(n,elem)	将n个elem元素的副本赋值给c
c.assign(beg,end)	将区间[beg,end)所有的元素赋值给c
c1.swap(c2)	c1和c2的元素互换
swap(c1,c2)	c1和c2的元素互换,全局函数
c.insert(pos,elem)	在pos位置安插一个elem副本，返回新元素的位置
c.insert(pos,n,elem)	在pos位置安插n个elem副本，无返回值
c.insert(pos,beg,end)	在pos位置安插区间[beg,end)所有元素的副本，无返回值
c.push_back(elem)	在尾部添加一个elem副本
c.pop_back()	移除最后一个元素
c.push_front(elem)	在头部添加一个elem元素副本
c.pop_front()	移除头部元素
c.erase(pos)	移除pos位置上的元素，返回下一个元素的位置
c.erase(beg,end)	移除区间[beg,end)所有的元素，返回下一个元素的位置
c. resize(num)	将大小（元素个数）重置为num个，如果size（）增大，新增元素都已default构造函数构造出来
c.resize(num, elem)	将大小（元素个数）重置为num个，如果size（）增大，新增元素都是elem的副本
c.clear()	移除所有元素，容器清空

3.4 注意

　　deque不提供容量操作(capacity(),reserve())

　　deque提供之间函数，完成头部的删除（pop_front()）和插入（push_front ()）操作。

　　 除了at()，没有任何成员函数会检查索引或者迭代器是否有效。

　　元素的插入和删除可能导致内存的重新分配，所以任何插入和删除的动作都可能使所有指向deque元素的pointers、reference、iterators失效。唯一例外的是在头部或尾部插入元素，pointers和reference依然有效，但是iterators会失效。

4、示例代码

// cont/deque1. cpp

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

   int main()
   {

       //create empty deque of strings
       deque<string> coll;

       //insert several elements
       coll.assign (3, string("string"));
       coll.push_back ("last string");
       coll.push_front ("first string");

       //print elements separated by newlines
       copy (coll.begin(), coll.end(),
             ostream_iterator<string>(cout,"\n"));
       cout << endl;

       //remove first and last element
       coll.pop_front();
       coll.pop_back();

       //insert ''another'' into every element but the first
       for (int i=1; i<coll.size(); ++i) {
           coll[i] = "another " + coll [i];

       }

       //change size to four elements
       coll.resize (4, "resized string");

       //print elements separated by newlines
       copy (coll.begin(), coll.end(),
             ostream_iterator<string>(cout,"\n"));

   }

输出：

   first string
   string
   string
   string
   last string

   string
   another string
   another string
   resized string