B3656双端队列（deque）

B3656双端队列（Double Ended Queue，简称 deque）是一种特殊的线性数据结构，它允许在两端进行插入和删除操作，即既可以从头部添加元素（类似于列表的append操作），也可以从尾部添加元素（类似于列表的prepend操作）。此外，deque还支持从头部和尾部删除元素，这使得它在需要频繁在队列的两端进行操作的场景下非常高效。 deque的特点包括： 1. **双向访问**：可以在两端轻松地进行插入和删除操作。 2. **高效的随机访问**：通过索引可以快速访问队列内的任意元素，时间复杂度通常是O(1)。 3. **空间效率**：内部实现通常会尽量减少内存的移动，特别是在元素增删后保持连续存储的情况。 Python标准库中的collections模块提供了一个名为`deque`的数据结构，你可以直接使用它来创建和操作双端队列。例如： ```python from collections import deque # 创建一个deque dq = deque([1, 2, 3]) # 在尾部添加元素 dq.append(4) # 在头部添加元素 dq.appendleft(0) # 删除尾部元素 dq.pop() # 删除头部元素 dq.popleft()

双端队列和队列

### 双端队列与普通队列的区别及应用场景 #### 数据结构区别双端队列（Deque，Double-Ended Queue）是一种特殊的队列，允许在队列的两端进行插入和删除操作[^2]。相比之下，普通队列遵循先进先出（FIFO，First In First Out）的原则，仅支持在一端插入元素（入队），另一端删除元素（出队）。双端队列提供了更大的灵活性，可以在头部和尾部同时进行插入和删除操作[^3]。普通队列的操作通常包括： - 入队（Enqueue）：在队列尾部添加一个元素。 - 出队（Dequeue）：从队列头部移除一个元素。而双端队列除了上述操作外，还支持以下功能： - 在队列头部插入元素。 - 在队列尾部插入元素。 - 从队列头部删除元素。 - 从队列尾部删除元素[^1]。 #### 应用场景双端队列由于其灵活性，在许多实际应用场景中显得尤为重要。例如： - **滑动窗口问题**：在处理数组或列表中的滑动窗口最大值时，双端队列可以高效地维护窗口内的最大值[^4]。 - **任务调度**：在某些任务调度场景中，可能需要根据优先级调整任务顺序，双端队列能够快速实现任务的动态插入和删除。 - **回文检测**：利用双端队列可以从两端同时读取数据的特点，可以高效地判断一个字符串是否为回文。以下是使用Python实现双端队列的一个简单示例： ```python from collections import deque # 创建一个双端队列 d = deque() # 在尾部插入元素 d.append('a') d.append('b') # 在头部插入元素 d.appendleft('c') # 输出当前双端队列内容 print(d) # 输出: deque(['c', 'a', 'b']) # 从尾部删除元素并返回 print(d.pop()) # 输出: b # 从头部删除元素并返回 print(d.popleft()) # 输出: c # 输出最终的双端队列内容 print(d) # 输出: deque(['a']) ``` 对于普通队列，可以使用`queue.Queue`类来实现，但它的功能相对有限，仅支持基本的入队和出队操作。 #### 性能对比双端队列的灵活性是以一定的性能开销为代价的。在大多数情况下，普通队列的实现更为轻量级，适合于只需要单向操作的场景。而双端队列则更适合需要频繁在两端进行操作的复杂场景[^4]。

C++ 双端队列

### C++ 中双端队列 (deque) 的实现与使用 #### 头文件引入为了使用 `std::deque`，需要包含相应的头文件： ```cpp #include <deque> ``` 此头文件提供了对双端队列的支持。 #### 定义与初始化创建一个双端队列对象可以采用如下方式： ```cpp // 使用默认模板参数定义整型双端队列 std::deque<int> d; // 或者指定分配器类型 std::deque<double, std::allocator<double>> d_with_allocator; ``` 对于已经存在的序列也可以通过范围构造函数来快速构建一个新的双端队列[^3]。 #### 插入元素向双端队列两端添加元素非常方便： ```cpp d.push_front(1); // 向头部插入元素 1 d.push_back(2); // 向尾部插入元素 2 ``` 还可以利用成员函数 `emplace_front()` 和 `emplace_back()` 来原地构造新元素而无需先创建临时变量再赋值给容器中的位置[^2]。 #### 访问元素访问首尾两个方向上的第一个元素分别可以通过 `front()`, `back()` 成员函数完成；如果想要遍历整个结构，则可借助迭代器来进行： ```cpp for(auto it = d.begin(); it != d.end(); ++it){ std::cout << *it << ' '; } ``` 当然也支持下标运算符直接获取特定索引处的数据项。 #### 删除元素移除最前端或最后面的一个元素只需调用对应的弹出方法即可： ```cpp if(!d.empty()){ d.pop_front(); // 移除首个元素 d.pop_back(); // 移除最后一个元素 } ``` 需要注意的是，在执行这些操作之前应该确保当前实例不是空的状态以防止未定义行为的发生。 #### 高级功能（C++17/20）随着标准版本更新带来了更多实用的功能，比如结构化绑定允许更简洁地解包元组类型的元素；范围算法使得处理复杂条件下的删除变得简单明了；以及新增加的三路比较运算符让不同集合之间的关系判断更加直观[^4]。 ```cpp auto& [id, name] = record.front(); erase_if(records, [](const auto& item) { return get<0>(item) < threshold; }); auto result = a <=> b; // 比较两个 deque 并返回强枚举类型的结果 ``` 以上便是关于如何在现代 C++ 编程环境中有效运用双端队列的一些基本指导和高级技巧介绍。

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B3656双端队列（deque）

双端队列和队列

C++ 双端队列

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