c++ deque原理

C++中的deque（双端队列）是一种支持在两端进行高效插入和删除操作的容器。它是由一个连续的存储区域组成的，通常以环形缓冲区的形式实现。

deque的原理如下：

1. deque的内部结构：deque由多个固定大小的存储块（称为缓冲区）组成，每个缓冲区都是一个动态分配的连续存储区域。这些缓冲区通过指针链接在一起，形成一个双向链表。每个缓冲区都具有相同的大小，通常是2的幂次方（例如512、1024等）。

2. 前后端操作：deque允许在前端和后端进行快速插入和删除操作。在deque的两端进行插入和删除操作时，不会涉及到整个deque的重排。相反，它只需要在特定缓冲区内进行操作。

3. 缓冲区分配：当需要插入或删除元素时，deque会根据需要动态分配或释放缓冲区。这种动态的缓冲区分配可以确保deque的大小能够根据需要动态增长或收缩，而无需搬移所有元素。

4. 迭代器和访问：deque提供随机访问功能，并且支持双向迭代器。迭代器可以在常数时间内移动到下一个或上一个元素，也可以直接跳跃到指定位置。

5. 缓冲区管理：deque通过维护指向第一个和最后一个缓冲区的指针来管理缓冲区。这些指针使得在两端进行插入和删除操作时，可以直接定位到相应的缓冲区。

总体而言，deque的设计旨在提供高效的前后端插入和删除操作，并支持随机访问。它通过使用多个固定大小的缓冲区和指针链接来实现这些功能，从而在保持高性能的同时，提供了动态调整大小的能力。

下面是一个使用deque的简单示例：

#include <iostream>
#include <deque>

int main() {
    std::deque<int> myDeque;

    // 在尾部插入元素
    myDeque.push_back(10);
    myDeque.push_back(20);
    myDeque.push_back(30);

    // 在头部插入元素
    myDeque.push_front(5);

    // 访问元素
    std::cout << "Front element: " << myDeque.front() << std::endl;
    std::cout << "Back element: " << myDeque.back() << std::endl;

    // 遍历deque并打印元素
    std::cout << "Elements in deque: ";
    for (const auto& element : myDeque) {
        std::cout << element << " ";
    }
    std::cout << std::endl;

    // 在头部删除元素
    myDeque.pop_front();

    // 在尾部删除元素
    myDeque.pop_back();

    // 检查deque是否为空
    if (myDeque.empty()) {
        std::cout << "Deque is empty." << std::endl;
    } else {
        std::cout << "Deque is not empty." << std::endl;
    }

    return 0;
}

在上面的示例中，首先创建了一个deque对象myDeque。然后，使用push_back()在尾部插入元素10、20和30。接着，使用push_front()在头部插入元素5。使用front()和back()分别访问头部和尾部的元素，并将它们打印出来。

然后，使用循环遍历deque中的元素，并打印它们。接着，使用pop_front()和pop_back()在头部和尾部删除元素。

最后，使用empty()检查deque是否为空，并输出相应的消息。

该示例展示了deque的一些基本操作，包括插入、删除、访问和判断是否为空等。