C++ 双端队列

C++ 双端队列

在上一页中，你了解到队列中的元素是从尾部添加、头部移除的。

而双端队列（double-ended queue, Deque）更加灵活，它允许从两端（头部和尾部）添加或移除元素，还支持通过索引访问元素。

要使用双端队列，需包含 <deque> 头文件：

// 包含 deque 库
#include <deque>

创建双端队列

要创建一个双端队列，使用 deque 关键字，并在尖括号 <> 内指定它应存储的值的类型，然后是双端队列的名称：

deque<type> dequeName

实例

// 创建一个存储字符串的双端队列，名为 cars
deque<string> cars;

若需在声明时初始化元素，可用花括号 {} 包裹逗号分隔的列表：

实例

// 创建并初始化 cars 双端队列
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 遍历输出元素
for (string car : cars) {
  cout << car << "\n";
}

亲自试一试

注意：双端队列的类型（如例中的 string）一旦声明后不可更改。

访问双端队列元素

您可以通过在方括号 [] 内引用索引号来访问双端队列元素。

双端队列的索引从 0 开始，这意味着 [0] 是第一个元素，[1] 是第二个元素，依此类推：

实例

// 创建一个名为 cars 的双端队列，用于存储字符串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 获取第一个元素
cout << cars[0];  // 输出 Volvo

// 获取第二个元素
cout << cars[1];  // 输出 BMW

亲自试一试

您还可以使用 .front() 和 .back() 函数访问双端队列的第一个或最后一个元素：

实例

// 创建一个名为 cars 的双端队列，用于存储字符串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 获取第一个元素
cout << cars.front();

// 获取最后一个元素
cout << cars.back();

亲自试一试

要访问指定索引处的元素，可以使用 .at() 函数并指定索引号：

实例

// 创建一个名为 cars 的双端队列，用于存储字符串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 获取第二个元素
cout << cars.at(1);

// 获取第三个元素
cout << cars.at(2);

亲自试一试

注意：.at() 函数通常比方括号 [] 更受青睐，因为如果元素超出范围，它会抛出错误消息：

实例

// 创建一个名为 cars 的双端队列，用于存储字符串
deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 尝试访问不存在的元素（将抛出异常）
cout << cars.at(6);

亲自试一试

更改双端队列元素

要更改特定元素的值，可以引用索引号：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 更改第一个元素的值
cars[0] = "Opel";

cout << cars[0];  // 现在输出 Opel 而不是 Volvo

亲自试一试

然而，使用 .at() 函数更安全：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 更改第一个元素的值
cars.at(0) = "Opel";

cout << cars.at(0);  // 现在输出 Opel 而不是 Volvo

亲自试一试

添加双端队列元素

要向双端队列添加元素，可以使用 .push_front() 在双端队列的开头插入元素，使用 .push_back() 在末尾添加元素：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 在开头添加一个元素
cars.push_front("Audi");

// 在末尾添加一个元素
cars.push_back("VW");

亲自试一试

移除双端队列元素

要从双端队列中移除元素，使用 .pop_front() 从双端队列的开头移除元素，使用 .pop_back() 从末尾移除元素：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

// 移除第一个元素
cars.pop_front();

// 移除最后一个元素
cars.pop_back();

亲自试一试

双端队列大小

要找出双端队列有多少个元素，使用 .size() 函数：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};
cout << cars.size();  // 输出 4

亲自试一试

检查双端队列是否为空

使用 .empty() 函数来检查双端队列是否为空。

如果双端队列为空，.empty() 函数返回 1（true），否则返回 0（false）：

实例

deque<string> cars;
cout << cars.empty();  // 输出 1（双端队列为空）

亲自试一试

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};
cout << cars.empty();  // 输出 0（不为空）

亲自试一试

遍历双端队列

您可以使用 for 循环结合 .size() 函数来遍历双端队列元素：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

for (int i = 0; i < cars.size(); i++) {
  cout << cars[i] << "\n";
}

亲自试一试

您还可以使用 for-each 循环（在 C++11 版本（2011 年）中引入），它更简洁且更易读：

实例

deque<string> cars = {"Volvo", "BMW", "Ford", "Tesla"};

for (string car : cars) {
  cout << car << "\n";
}

亲自试一试

提示：也可以使用迭代器遍历双端队列，您将在后面的章节中了解更多。