C++ deque与vector对比的优缺点
作者:川入
这篇文章主要介绍了C++中deque与vector相比的优势与劣势,文中通过示例代码介绍的非常详细,对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值,需要的朋友们下面随着小编来一起学习吧
deque容器
deque与vector十分的相识。vector是单向开口的连续线性空间(单向扩容),deque则是一种双向开口的连续线性空间(双向扩容)。双向开口:可以在头尾两端分别做元素的插入和删除操作。区别就在此,vector当然也可以在头尾两端进行操作,但是其头部操作的效率奇差,无法被接受,如:stack与queue的容量适配器就在二者其中,选择deque(当然使用vector也可)。
vector与deque的差异:
- deque允许于常数时间内对头端进行元素的插入或移除操作。
- deque没有所谓的容量观念,因为它是动态地以分段连续空间组合而成,随时可以增加一段新的空间并连接起来。
与stack相比deque的优缺点:
优势:
- 头尾插入删除很方便
劣势:
- operator[]计算稍显复杂,大量使用,性能下降(下标需要经过计算)。
- 中间插入删除效率不高(下标需要经过计算,并且需要挪动元素)。
- 底层角度迭代器会很复杂。
结论:
- 头尾的插入删除deque非常适合,相比vector而言,很适合去做stack和queue的默认适配容器。
- 中间插入删除少用deque,可以用:list(因为无需挪动元素)。
- 随机访问多用vector(因为下标是确定的)。
deque的迭代器
需要注意,deque是连续的空间,但是这只是其逻辑上的,物理上并不是。所以在迭代器上维持其“整体连续”假象的工作,就落在迭代器中的operator++与operator--上了。
首先,连续重要的就是能够指出分段空间在哪里,其次,它必须能够判断自己是否已经处于其所在的存储边缘,如果是,一旦前行或后退时就必须跳跃到下一个或上一个存储空间。
// __deque_iterator的源码 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()用于确定缓冲区的大小 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 类型,通常用来指明数组长度 typedef ptrdiff_t difference_type; // ptrdiff_t 是 signed 整型,通常用来保存两个指针减法操作的结果 typedef T** map_pointer; typedef __deque_iterator self; // 保持与容器的联结,是对某一个缓冲区而言的 T* cur; // 此迭代器所指之缓冲区中的现行元素 T* first; // 此迭代器所指之缓冲区的头 T* last; // 此迭代器所指之缓冲区的尾(含备用空间) map_pointer node; // 指向管控中心 ... } //deque_buf_size()全局函数 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)); } //定义: //1. 如果n不为0,传回n,表示buffer size由使用者自定。 //2. 如果n为0,表示buffer size使用默认值,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,传回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; //切换至下个元素 if (cur == last) { //如果已达所在缓冲区的尾端,就切换至下一节点(亦即缓冲区)的第一个元素 set_node(node + 1); cur = first; } return *this; } self operator++(int) { //后置式,标准写法 self tmp = *this; ++*this; return tmp; } self& operator--() { if (cur == first) {//如果已达所在缓冲区的头端, 就切换至前一节点(亦即缓冲区)的最后一个元素 set_node(node - 1); cur = last; } --cur; //切换至前一个元素 return *this; } self operator--(int) { //后置式,标准写法 self tmp = *this; --*this; return tmp; } // 以下实现随机存取。迭代器可以直接跳跃n个距离 self& operator+=(difference_type n) { difference_type offset = n + (cur - first); if (offset >= 0 && offset < difference_type(buffer_size())) //标的位置在同一缓冲区内 cur += n; else { //标的位置不在同一缓冲区内 difference_type node_offset = offset > 0 ? offset / difference_type(buffer_size()) : -difference_type((-offset - 1) / buffer_size()) - 1; // 切换至正确的节点(亦即缓冲区) set_node(node + node_offset); // 切换至正确的元素 cur = first + (offset - node_offset * difference_type(buffer_size())); } return *this; } self operator+(difference_type n) const { self tmp = *this; return tmp += n; //调用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; //调用operator-= } //实现随机存取,迭代器可以直接跳跃n个距离 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的成员函数
函数成员 | 函数功能 |
---|---|
begin() | 返回指向容器中第一个元素的迭代器。 |
end() | 返回指向容器最后一个元素所在位置后一个位置的迭代器,通常和 begin() 结合使用。 |
rbegin() | 返回指向最后一个元素的迭代器。 |
rend() | 返回指向第一个元素所在位置前一个位置的迭代器。 |
cbegin() | 和 begin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 |
cend() | 和 end() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 |
crbegin() | 和 rbegin() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 |
crend() | 和 rend() 功能相同,只不过在其基础上,增加了 const 属性,不能用于修改元素。 |
size() | 返回实际元素个数。 |
max_size() | 返回容器所能容纳元素个数的最大值。这通常是一个很大的值,一般是 232-1,我们很少会用到这个函数。 |
resize() | 改变实际元素的个数。 |
empty() | 判断容器中是否有元素,若无元素,则返回 true;反之,返回 false。 |
shrink _to_fit() | 将内存减少到等于当前元素实际所使用的大小。 |
at() | 使用经过边界检查的索引访问元素。 |
front() | 返回第一个元素的引用。 |
back() | 返回最后一个元素的引用。 |
assign() | 用新元素替换原有内容。 |
push_back() | 在序列的尾部添加一个元素。 |
push_front() | 在序列的头部添加一个元素。 |
pop_back() | 移除容器尾部的元素。 |
pop_front() | 移除容器头部的元素。 |
insert() | 在指定的位置插入一个或多个元素。 |
erase() | 移除一个元素或一段元素。 |
clear() | 移出所有的元素,容器大小变为 0。 |
swap() | 交换两个容器的所有元素。 |
emplace() | 在指定的位置直接生成一个元素。 |
emplace_front() | 在容器头部生成一个元素。和 push_front() 的区别是,该函数直接在容器头部构造元素,省去了复制移动元素的过程。 |
emplace_back() | 在容器尾部生成一个元素。和 push_back() 的区别是,该函数直接在容器尾部构造元素,省去了复制移动元素的过程。 |
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