前言
deque被称为双端队列,它的出现主要是为了结合
vector和list的优点并减小它们的缺点,实际上deque确实结合了vector和list的优点减小了它们的缺点,但是它的结合也让它自己的优点没有原始的vector和list那么极致,导致deque变得很中庸,所以deque的应用场景也并没有那么多,它经常被用来作为stack和queue的底层容器
本篇文章我们来一起简单探讨一下deque的实现原理
deque的简单介绍
deque(双端队列):是一种双开口的" 连续 "空间的数据结构,双开口的含义是:可以在头尾两端进行插入和删除操作,且时间复杂度为O(1),与vector比较,头插效率高,不需要搬移元素;与list比较,空间利用率比较高,不太容易造成内存碎片。

其实deque并不是真正连续的空间,而是由一段段连续的小空间拼接而成的,实际deque类似于一个动态的二维数组,其底层结构如下图所示:

当中控数组满了,我们也只需要对中控数组进行扩容,然后拷贝指针就行了,并不需要对真正存储数据的小数组做改动,这大大减少了拷贝数据的个数。
deque的随机访问有两种情况: 这与deque中的小数组的大小是否固定有关。
deque中的小数组是固定大小,不能进行扩容,那么我们就可以使用除模运算进行随机访问,假设想要访问的位置是
x
x
x,第一个数组中的元素个数是
y
y
y,数组的大小固定为
n
n
n,想要访问的小数组是从第二个数组开始第
r
o
w
row
row个,想要访问的位置在对应小数组的第
c
o
l
col
col个。deque的小数组可以扩容,我们的中控数组可以存放一个自定义类型,自定义类型里面有指针也有对应小数组中数据的个数。那么我们就要用从第一个数组的个数 +第二个数组的个数 +第三个数组的长度 + …直到加到某个数组时大于我们想要访问的位置,我们才能确定对应是第几个数组,然后在小数组中进行访问该元素,这样的话时间复杂度就是遍历中控数组,时间复杂度是
O
(
n
)
O(n)
O(n)deque的中间插入也有两种情况: 这也与deque中的小数组的大小是否固定有关。
deque中的小数组是固定大小,不能进行扩容,那么我们在中间位置进行插入或者删除时,就要移动数据,也就是说可能要把一个小数组中的数据移动到另一个小数组里。deque中的小数组是不是固定大小的。总结:deque的随机访问与deque的中间插入与删除之间有负相关的作用。当小数组固定时,随机访问效率会变高但是中间位置的插入与删除效率会变低;当小数组不固定大小时,随机访问效率会变低但是中间位置的插入与删除效率会变高。
在STL的SGI版本中对于
deque的小数组选择了固定大小,且小数组中可以存储数据的个数是8(这个大小可以通过模板参数进行调整)
双端队列底层是一段假象的连续空间,实际是分段连续的,为了维护其“整体连续”以及随机访问的假象,落在了deque的迭代器身上,因此deque的迭代器设计就比较复杂,如下图所示:

deque的迭代器有四个指针,第一个cur指向小数组中要指向的数据,第二个first指向小数组中的第一个位置,第三个last指向小数组中最后一个数据的下一个,第四个node反向指向中控数组,方便遍历完一个小数组后跳到下一个小数组。
vector比较,deque的优势是:
list比较,deque的优势是:
中间的插入删除与随机访问不好抉择,难以两全其美。
优点没有vector和list极致,随机访问的速度没有vector快,(vector是真正的连续空间,在计算机硬件中缓存利用率极高,在排序方面这点很重要!!!),中间位置的插入与删除没有list快(list的中间位置的插入与删除是
O
(
1
)
O(1)
O(1)),deque需要进行扩容,而list根本不需要扩容
deque有一个致命缺陷:不适合遍历,因为在遍历时,deque的迭代器要频繁的去检测其是否移动到某段小空间的边界,导致效率低下,而序列式场景中,可能需要经常遍历,因此在实际中,需要线性结构时,大多数情况下优先考虑vector和list,deque的应用并不多,而目前能看到的一个应用就是,STL用其作为stack和queue的底层数据结构。
stack是一种后进先出的特殊线性数据结构,因此只要具有push_back()和pop_back()操作的线性结构,都可以作为stack的底层容器,比如vector和list都可以;
queue是先进先出的特殊线性数据结构,只要具有push_back和pop_front操作的线性结构,都可以作为queue的底层容器,比如list。但是STL中对stack和queue默认选择deque作为其底层容器,主要是因为:
stack和queue不需要遍历(因此stack和queue没有迭代器),只需要在固定的一端或者两端进行操作。stack中元素增长时,deque比vector的效率高(扩容时不需要搬移大量数据);queue中的元素增长时,deque不仅效率高,而且内存使用率高。两个适配器都结合了deque的优点,而完美的避开了其缺陷。我有一个用户工厂。我希望默认情况下确认用户。但是鉴于unconfirmed特征,我不希望它们被确认。虽然我有一个基于实现细节而不是抽象的工作实现,但我想知道如何正确地做到这一点。factory:userdoafter(:create)do|user,evaluator|#unwantedimplementationdetailshereunlessFactoryGirl.factories[:user].defined_traits.map(&:name).include?(:unconfirmed)user.confirm!endendtrait:unconfirmeddoenden
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