STL 学习总结五 —— deque-双端数组

• deque-双端数组
• • 1. deuqe 概述
  • deque 和 vector 的区别：

支持快速随机访问，由于deque需要处理内部跳转，因此速度上没有vector快。

deque是一个双端开头的连续线性空间，其内部为分段连续的空间组成，随时可以增加一段新的空间并链接。

注意：

​ 对于deque的迭代器比vector还要复杂，这影响了各个运算层面，所以除非必要，尽量使用vector；为了提高效率，在对deque进行排序操作的时候，可以先把deque复制到vector中进行排序，排序完成后再复制回deque

2. deque中控器

deque是由一段段的定量连续空间构成，一旦有必要在其头端或者尾端增加新的空间，便配置一段定量连续空间，串接在deque的头端或者尾端。

好处：

避免“vector的重新配置，复制，释放“的轮回，维护整体连续的假象，并提供随机访问的接口。

坏处：

其迭代器变得很复杂

deque一般采用一块map作为主控，其中的每个元素都是指针，指向另一片连续线性空间，称之为缓存区，这个区才是用来储存数据的。

template
class deque {
public:
    typedef T value_type;
    typedef value_type pointer*;
    typedef size_t size_type;
    // ...
public:
    typedef _deque_iterator iterator;
protected:
    typedef pointer *map_pointer;
protected:
    iterator start;
    iterator finish;
    map_pointer map;//指向map
    size_type map_size;//map内可容纳多少指针
}
//map其实是⼀个T**

deque迭代器：

template
 
struct _deque_iterator {
    typedef _deque_iterator iterator;
    typedef _deque_iterator const_iterator;
    static size_t buffer_size() { return _deque_buf_size(BufSiz, sizeof(T)); };
    typedef randem_access_iterator_tag iterator_category;
    typedef T value_type;
    typedef Ptr pointer;
    typedef Ref reference;
    typedef size_t size_type;
    typedef ptrdiff_t difference_type;
    typedef T **map_pointer;
    typedef _deque_iterator self;
    T *cur;
    T *first;
    T *last;
    map_pointer node;
    // ...
    //这是⼀个决定缓存区⼤⼩的函数
    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));
	}
}

deque拥有两个数据成员

start和finish迭代器，分别由deque.begin()与deque.end()传回。

//迭代器的关键⾏为，其中要注意的是⼀旦遇到缓冲区边缘，可能需要跳⼀个缓存区
void set_node(map_pointer new_node) {
	node = new_node;
	first = *new_node;
	last = first + difference_type(buffer_size());
}


//接下来重载运算⼦是_deque_iterator<>成功运作的关键
reference operator*() const { return *cur; }


pointer operator->() const { return &(operator*()); }


difference_type operator— (const self &x) const {
	return difference_type (buffer_szie()) * (node-x.node-1)+(cur-first)+(x.lastx.cur);
}


self &operator++() {
	++cur;
	if (cur == last) {
		set_node(node + 1);
		cur = first;
	}
	return *this;
}


self operator++(int) {
	self temp = *this;
	++*this;
	return temp;
}


self &operator--() {
    if (cur == first) {
		set_node(node - 1);
		cur = last;
	}
	--cur;
	return *this;
}


self operator-(int) {
	self temp = *this;
	--*this;
	return temp;
}


//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 offest = n + (cur - first);
	if (offest > 0 && offest < difference_type(buffer_size()))
		cur += n;
	else {
		offest > 0 ? offest / fifference_type(buffer_size()) : -difference_type((-
		offest - 1) / buffer_size()) - 1;
		set_node(node + node_offest);
		cur = first + (offest - node_offest * difference_type(buffer_size()));
	}
	return *this;
}


self operator+(differnece_type n) {
	self tmp = *this;
	return tmp += n;
}


self operator-=() { return *this += -n; }


self operator-(difference_type n) {
	self temp = *this;
	return *this -= n;
}


rference operator[](difference_type n) {
	return *(*this + n);
}


bool operator==(const self &x) const { return cur == x.cur; }


bool operator!=(const self &x) const { return !(*this == x); }


bool operatoe<(const self &x) const {
	return (node == x.node) ? (cur < x.cur) : (node - x.node);
}

deque 数据结构：

​ deque 除了维护一个map指针以外，还维护了start和finish迭代器，分别指向第一缓存区的第一个元素和最后一个缓存区的最后一个元素的下一个元素，同时它还必须记住当前map的大小。具体结构和代码看上面。

deque的构造与管理：

//deque⾸先⾃⾏定义了两个空间配置器
typedef simple_alloc  data_allocator;
typedef simple_alloc  map_allocator;

deque中有一个构造函数用于构造deque结构并赋初值

deque(int n, const value_type &value) : start(), finish(), map(0), map_size(0) {
	fill_initialize(n, value);//这个函数就是⽤来构建deque结构，并设⽴初值
}


template::fill_initialize(size_type n, const value_type &value) {
	creat_map_and_node(n);//安排结构
	map_pointer cur;
	_STL_TRY {
		//为每个缓存区赋值
		for (cur=start.node;cur
void deque::creat_map_and_node(size_type num_elements) {
    //需要节点数=元素个数/每个缓存区的可容纳元素个数+1
    size_type num_nodes = num_elements / Buf_size() + 1;
    map_size = max(initial_map_size(), num_nodes + 2);//前后预留2个供扩充
    //创建⼀个⼤⼩为map_size的map
    map = map_allocator::allocate(map_size);
    //创建两个指针指向map所拥有的全部节点的最中间区段
    map_pointer nstart = map + (map_size() - num_nodes) / 2;
    map_poniter nfinish = nstart + num_nodes - 1;
    map_pointer cur;
    _STL_TRY {
        //为每个节点配置缓存区
        for (cur=nstart;cur 
接下来就是插⼊操作的实现，第⼀，⾸先判断是否有扩充map的需求，若有就扩，然后就是在插⼊函数中，⾸先判断是否在结尾或者开头从⽽判断是否跳跃节点。
 
void push_back(const value_type &t) {
    if (finish.cur != finish.last - 1) {
        construct(finish.cur, t);
        ++finish.cur;
    } 
    else
    	push_back_aux(t);
}
// 由于尾端只剩⼀个可⽤元素空间（finish.cur=finish.last-1），
// 所以我们必须重新配置⼀个缓存区，在设置新元素的内容，然后更改迭代器的状态
tempalate
void deque::push_back_aux(const value_type &t) {
    value_type t_copy = t;
    reserve_map_at_back();
    *(finish.node + 1) = allocate_node();
    _STL_TRY {
        construct(finish.cur, t_copy);
        finish.set_node(finish.node+1);
        finish.cur=finish.first;
    }
    - STL_UNWIND {
   		deallocate_node(*(finish.node + 1));
    }
}
//push_front也是⼀样的逻辑
 
deque 和 vector 的区别： 
deque
vector
组织方式
按页或块来分配存储器，每页包含固定数目的元素
分配一段连续的内存来存储内容
效率
即使在容器的前端也可以提供常数时间的insert和erase操作，而在体积增长方面也比vector更具效率
只是在序列的尾端插入元素时才有效率，但随机访问速度比deuqe快