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C++双端队列deque的实现原理

2023-07-04 00:22:54 深夜i -- --

C++ 双端队列 deque 实现原理

C++的双端队列deque 是一种双向开口的线性数据结构，它支持在队列的两端进行插入与删除操作。deque 的实现原理基于循环数组的概念，通过对顺序存储结构的改进对其进行实现。

deque 内部实现的机制是基于一组缓冲区的数组，每个缓冲区包含若干个元素。为了支持任意长度的序列，deque 采取了一种线性的、多缓冲区的存储方式。即通过多个缓冲区将底层存储细节隐藏起来，基于封装和多态的思想来实现 deque 的整体功能。

deque 的底层数据结构的实现，是采用一段连续存储空间的序列化内存，来保存 deque 中的元素，同时采用两个指针来指向 deque 中一个前端的存储单元以及后端的存储单元。deque 在内存中为每个缓冲区分配一段连续的内存空间，这样就可以利用内存分配和访问的优势，来提高 deque 的访问效率。

deque 的底层实现采用的是循环数组的原理，使得寻址的时间复杂度可以达到O(1)级别，从而提高了 deque 的访问效率。循环数组的实现在 deque 中主要是通过解决缓冲区的边界问题，来确保 deque 支持自动扩容和动态删除等特性。

在进行插入或删除元素时，deque 会进行必要的缓冲区分配和元素移动操作，以保证 deque 空间连续性和数据统一性。同时，为了提高存储效率，当 deque 中存在不可用的缓冲区时，会进行自动缩容，释放多余的内存。

总之，deque 通过在内部采用多个缓冲区来隐藏底层的实现细节，基于循环数组来实现高效的寻址和操作，以及动态扩容、缩容等特性，使得 deque 成为了 C++ STL 中功能强大且受欢迎的容器之一。

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