C++中的deque、queue和stack三者的区别
1. deque（双端队列）
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定义与特点：
- deque是“double-ended queue”的缩写，意味着它是一个允许在两端快速插入和删除元素的动态数组。
- 它支持随机访问，即可以通过索引直接访问任何元素。
- deque的元素不是连续存储的，而是分散存储，并通过中控机制连接起来。
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应用场景：
- 当你需要频繁在序列的前端或后端添加或移除元素时，deque是一个很好的选择。
- 比如，一个实时消息队列系统，可能需要在数据列的前端添加高优先级消息，同时也需要处理常规的后端消息入列。
2. queue（队列）
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定义与特点：
- queue是一种先进先出（FIFO）的数据结构。
- 它只允许在队列的末尾添加元素（enqueue），并从队列的开头移除元素（dequeue）。
- 在C++标准库中，queue通常是基于deque实现的，尽管也可以基于list或其他容器实现。
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应用场景：
- queue通常用于任务调度，如操作系统中的进程调度、打印任务管理等场景。
- 例如，操作系统可能会用队列管理多个进程的执行顺序，确保每个进程都能按顺序获得处理。
3. stack（栈）
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定义与特点：
- stack是一种后进先出（LIFO）的数据结构。
- 它只允许在栈顶添加（push）或移除（pop）元素。
- stack通常是基于deque实现的，但也可以基于vector或list实现。
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应用场景：
- stack经常被用于实现递归程序的内部状态回溯，如在解析表达式或遍历树结构时。
- 举个例子，在计算一个表达式时，可能需要一个栈来存储操作符和操作数，以保持计算顺序正确。
总结
这三种容器虽然都是线性数据结构，但它们的使用和实现方式有着明显的差异。选择哪种结构取决于你的具体需求，如元素的插入、删除位置和速度等因素。在C++中灵活运用这些容器，可以帮助解决各种不同的程序设计问题。在C++中，deque、queue和stack都是容器适配器，它们提供了特定的数据结构功能，但背后实际使用的容器可以是不同的。下面我将分别解释这三种类型的特点和区别，并提供一些使用场景的例子。
1. Deque（双端队列）
deque（double-ended queue）是一种允许我们从容器的前端和后端高效添加或删除元素的线性容器。其实现通常是使用一种复杂的内部机制，如分段数组，这使得在两端操作都能达到较高的效率。
特点:
- 可以在前端和后端插入和删除元素。
- 支持随机访问，即可以直接通过下标访问元素。
应用场景:
- 当你需要一个可以从两端都能高效增删元素的序列时，比如需要同时具有栈和队列性质的场合。
2. Queue（队列）
queue在C++中是一种先入先出（FIFO）的数据结构，只允许在队列的末尾添加元素，在队列的开头移除元素。它通常是用deque或list作为底层容器实现的。
特点:
- 只能在一端（队尾）插入元素，在另一端（队头）删除元素。
- 不支持随机访问。
应用场景:
- 当你需要按顺序处理任务或数据时，队列非常有用。例如，在多线程中用于任务调度，处理从一端加入任务，从另一端执行任务。
3. Stack（栈）
stack是一种后入先出（LIFO）的数据结构，只允许在栈顶添加元素或删除元素。它通常是用deque或vector作为底层容器实现的。
特点:
- 只能在顶端插入和删除元素。
- 不支持随机访问。
应用场景:
- 栈在许多算法中都有应用，如在函数调用、表达式求值、递归算法和深度优先搜索等场景中。栈能够帮助管理函数调用时的局部变量和返回地址。
总结
- deque 是一个双端队列，支持两边的元素插入和删除，支持随机访问。
- queue 是一个单向队列，只允许在队尾添加元素，在队头删除元素，实现了FIFO。
- stack 是一个栈，只允许在顶部添加或删除元素，实现了LIFO。
选择哪一个容器适配器，取决于你的具体需求，比如你需要的元素的插入和删除的位置，以及是否需要随机访问能力。
2024年6月29日 12:07 回复