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C++?deque與vector對比的優(yōu)缺點_C 語言

作者:川入 ? 更新時間: 2023-02-10 編程語言

deque容器

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deque與vector十分的相識。vector是單向開口的連續(xù)線性空間(單向擴容),deque則是一種雙向開口的連續(xù)線性空間(雙向擴容)。雙向開口:可以在頭尾兩端分別做元素的插入和刪除操作。區(qū)別就在此,vector當然也可以在頭尾兩端進行操作,但是其頭部操作的效率奇差,無法被接受,如:stack與queue的容量適配器就在二者其中,選擇deque(當然使用vector也可)。

vector與deque的差異:

  • deque允許于常數(shù)時間內對頭端進行元素的插入或移除操作。
  • deque沒有所謂的容量觀念,因為它是動態(tài)地以分段連續(xù)空間組合而成,隨時可以增加一段新的空間并連接起來。

與stack相比deque的優(yōu)缺點:

優(yōu)勢:

  • 頭尾插入刪除很方便

劣勢:

  • operator[]計算稍顯復雜,大量使用,性能下降(下標需要經(jīng)過計算)。
  • 中間插入刪除效率不高(下標需要經(jīng)過計算,并且需要挪動元素)。
  • 底層角度迭代器會很復雜。

結論:

  • 頭尾的插入刪除deque非常適合,相比vector而言,很適合去做stack和queue的默認適配容器。
  • 中間插入刪除少用deque,可以用:list(因為無需挪動元素)。
  • 隨機訪問多用vector(因為下標是確定的)。

deque的迭代器

需要注意,deque是連續(xù)的空間,但是這只是其邏輯上的,物理上并不是。所以在迭代器上維持其“整體連續(xù)”假象的工作,就落在迭代器中的operator++與operator--上了。

首先,連續(xù)重要的就是能夠指出分段空間在哪里,其次,它必須能夠判斷自己是否已經(jīng)處于其所在的存儲邊緣,如果是,一旦前行或后退時就必須跳躍到下一個或上一個存儲空間。

// __deque_iterator的源碼
template <class T, class Ref, class Ptr, size_t BufSiz>
struct __deque_iterator
{
	typedef __deque_iterator<T, T&, T*>             iterator;
	typedef __deque_iterator<T, const T&, const T*> const_iterator;
	static size_t buffer_size() {return __deque_buf_size(0, sizeof(T)); }//buffer_size()用于確定緩沖區(qū)的大小
	typedef random_access_iterator_tag iterator_category;
	typedef T value_type;
	typedef Ptr pointer;
	typedef Ref reference;
	typedef size_t size_type; // size_t 是unsigned 類型,通常用來指明數(shù)組長度
	typedef ptrdiff_t difference_type; // ptrdiff_t 是 signed 整型,通常用來保存兩個指針減法操作的結果
	typedef T** map_pointer;
	typedef __deque_iterator self;
	// 保持與容器的聯(lián)結,是對某一個緩沖區(qū)而言的
	T* cur;       // 此迭代器所指之緩沖區(qū)中的現(xiàn)行元素
	T* first;     // 此迭代器所指之緩沖區(qū)的頭
	T* last;      // 此迭代器所指之緩沖區(qū)的尾(含備用空間)
	map_pointer node;    // 指向管控中心
        ...
}
//deque_buf_size()全局函數(shù)
inline size_t deque_buf_size(size_t n, size_t sz){
    return n != 0 ? n : (sz < 512 ? size_t(512 / sz) : size_t(1));
}
//定義:
//1. 如果n不為0,傳回n,表示buffer size由使用者自定。
//2. 如果n為0,表示buffer size使用默認值,那么:
//    如果sz不小于 512,返回1。
//    如果sz(元素大小,sizeof(value_type))小于512,傳回512/sz。

void set_node(map_pointer new_node) {
	node = new_node;
	first = *new_node;
	last = first + difference_type(buffer_size());
}
reference operator*() const { return *cur; }
pointer operator->() const { return &(operator*()); }
difference_type operator-(const self& x) const {
	return difference_type(buffer_size()) * (node - x.node - 1) + (cur - first) + (x.last - x.cur);
}
self& operator++() {
	++cur;        //切換至下個元素
	if (cur == last) {   //如果已達所在緩沖區(qū)的尾端,就切換至下一節(jié)點(亦即緩沖區(qū))的第一個元素
		set_node(node + 1);
		cur = first;
	}
	return *this;
}
self operator++(int) { //后置式,標準寫法
	self tmp = *this;
	++*this;
	return tmp;
}
self& operator--() {
	if (cur == first) {//如果已達所在緩沖區(qū)的頭端, 就切換至前一節(jié)點(亦即緩沖區(qū))的最后一個元素
		set_node(node - 1);
		cur = last;
	}
	--cur; //切換至前一個元素
	return *this;
}
self operator--(int) { //后置式,標準寫法
	self tmp = *this;
	--*this;
	return tmp;
}
// 以下實現(xiàn)隨機存取。迭代器可以直接跳躍n個距離
self& operator+=(difference_type n) {
	difference_type offset = n + (cur - first);
	if (offset >= 0 && offset < difference_type(buffer_size()))
		//標的位置在同一緩沖區(qū)內
		cur += n;
	else {
		//標的位置不在同一緩沖區(qū)內
		difference_type node_offset =
			offset > 0 ? offset / difference_type(buffer_size()) : -difference_type((-offset - 1) / buffer_size()) - 1;
		// 切換至正確的節(jié)點(亦即緩沖區(qū))
		set_node(node + node_offset);
		// 切換至正確的元素
		cur = first + (offset - node_offset * difference_type(buffer_size()));
	}
	return *this;
}
self operator+(difference_type n) const {
    self tmp = *this;
    return tmp += n; //調用operator+=
}
//利用operator+=完成operator-=
self& operator-=(difference_type n) { return *this += -n; }
self operator-(difference_type n) const {
    self tmp = *this;
    return tmp -= n; //調用operator-=
}
//實現(xiàn)隨機存取,迭代器可以直接跳躍n個距離
reference operator[] (difference_type n) const { return * (*this + n);)}
bool operator==(const self& x) const { return cur == x.cur; }
bool operator!=(const self& x) const { return !(*this == x); }
bool operator<(const self& x) const {
    return (node == x.node) ? (cur < x.cur) : (node < x.node);
}

deque的成員函數(shù)

函數(shù)成員 函數(shù)功能
begin() 返回指向容器中第一個元素的迭代器。
end() 返回指向容器最后一個元素所在位置后一個位置的迭代器,通常和 begin() 結合使用。
rbegin() 返回指向最后一個元素的迭代器。
rend() 返回指向第一個元素所在位置前一個位置的迭代器。
cbegin() 和?begin() 功能相同,只不過在其基礎上,增加了 const 屬性,不能用于修改元素。
cend() 和 end() 功能相同,只不過在其基礎上,增加了 const 屬性,不能用于修改元素。
crbegin() 和 rbegin() 功能相同,只不過在其基礎上,增加了 const 屬性,不能用于修改元素。
crend() 和 rend() 功能相同,只不過在其基礎上,增加了 const 屬性,不能用于修改元素。
size() 返回實際元素個數(shù)。
max_size() 返回容器所能容納元素個數(shù)的最大值。這通常是一個很大的值,一般是 232-1,我們很少會用到這個函數(shù)。
resize() 改變實際元素的個數(shù)。
empty() 判斷容器中是否有元素,若無元素,則返回 true;反之,返回 false。
shrink _to_fit() 將內存減少到等于當前元素實際所使用的大小。
at() 使用經(jīng)過邊界檢查的索引訪問元素。
front() 返回第一個元素的引用。
back() 返回最后一個元素的引用。
assign() 用新元素替換原有內容。
push_back() 在序列的尾部添加一個元素。
push_front() 在序列的頭部添加一個元素。
pop_back() 移除容器尾部的元素。
pop_front() 移除容器頭部的元素。
insert() 在指定的位置插入一個或多個元素。
erase() 移除一個元素或一段元素。
clear() 移出所有的元素,容器大小變?yōu)?0。
swap() 交換兩個容器的所有元素。
emplace() 在指定的位置直接生成一個元素。
emplace_front() 在容器頭部生成一個元素。和 push_front()?的區(qū)別是,該函數(shù)直接在容器頭部構造元素,省去了復制移動元素的過程。
emplace_back() 在容器尾部生成一個元素。和 push_back() 的區(qū)別是,該函數(shù)直接在容器尾部構造元素,省去了復制移動元素的過程。

原文鏈接:https://blog.csdn.net/weixin_64609308/article/details/127639609

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