【黑马程序员 C++教程从0到1入门编程】【笔记10】 STL标准模板库(Standard Template Library)STL常用容器——deque容器(双端数组)

2023-05-16

参考文章:https://www.bilibili.com/video/BV1et411b73Z?p=204

文章目录

      • 3.3 deque容器(双端数组)
        • 3.3.1 deque容器基本概念
          • 功能:
          • deque与vector区别:
          • deque内部工作原理:
          • vector与deque内部工作原理的区别
        • 3.3.2 deque构造函数
          • 功能描述:
          • 函数原型:
          • 示例:
        • 3.3.3 deque赋值操作(assign())
          • 功能描述:
          • 函数原型:
          • 示例:
        • 3.3.4 deque大小操作(empty()、size()、resize())
          • 功能描述:
          • 函数原型:
          • 示例:
        • 3.3.5 deque 插入和删除(push_back()、push_front()、pop_back()、pop_front()、insert()、clear()、erase())(注意:beg是begin的缩写)
          • 功能描述:
          • 函数原型:
          • 示例:
        • 3.3.6 deque 数据存取(at()、operator[]、front()、back())
          • 功能描述:
          • 函数原型:
          • 示例:
        • 3.3.7 deque 排序(sort())
          • 功能描述:
          • 算法:
          • 示例:
      • 3.4 案例-评委打分
        • 3.4.1 案例描述
        • 3.4.2 实现步骤
          • 示例代码:

3.3 deque容器(双端数组)

3.3.1 deque容器基本概念

功能:
  • 双端数组,可以对头端进行插入删除操作
deque与vector区别:
  • vector对于头部的插入删除效率低,数据量越大,效率越低
  • deque相对而言,对头部的插入删除速度比vector快
  • vector访问元素时的速度会比deque快,这和两者内部实现有关

在这里插入图片描述

deque内部工作原理:

deque内部有个中控器,维护每段缓冲区中的内容,缓冲区中存放真实数据

中控器维护的是每个缓冲区的地址,使得使用deque时像一片连续的内存空间

在这里插入图片描述

  • deque容器的迭代器也是支持随机访问的
vector与deque内部工作原理的区别

C++中的vector和deque都是STL(标准模板库)中的容器,它们都可以用来存储一系列的元素。但是它们的内部工作原理有所不同。

vector是一个动态数组,它在内存中是连续存储的。当vector的大小超过了它的容量时,vector会重新分配一块更大的内存,并将原来的元素复制到新的内存中。这个过程可能会导致内存的重新分配和元素的复制,因此在插入或删除元素时,vector的效率可能会受到影响。

deque是一个双端队列,它在内存中不是连续存储的。deque通常是由多个固定大小的缓冲区组成的,每个缓冲区都是一个独立的数组。当deque的大小超过了当前缓冲区的容量时,deque会分配一个新的缓冲区,并将元素插入到新的缓冲区中。这个过程不需要重新分配内存或复制元素,因此deque在插入或删除元素时,效率比vector更高。

总的来说,vector适用于需要随机访问元素的场景,而deque适用于需要在两端插入或删除元素的场景。

3.3.2 deque构造函数

功能描述:
  • deque容器构造
函数原型:
  • deque<T> deqT; //默认构造形式
  • deque(beg, end); //构造函数将[beg, end)区间中的元素拷贝给本身。
  • deque(n, elem); //构造函数将n个elem拷贝给本身。
  • deque(const deque &deq); //拷贝构造函数
示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    // for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    // {
    //     cout << *it << " ";
    // }
    for (auto i : d)
    {
        cout << i << " ";
    }
    cout << endl;
}
// deque构造
void test01()
{

    deque<int> d1; // 无参构造函数
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    cout << "-------------------------" << endl;

    deque<int> d2(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d2);

    cout << "-------------------------" << endl;

    deque<int> d3(10, 100); // 10个值为100的元素
    printDeque(d3);

    cout << "-------------------------" << endl;

    deque<int> d4 = d3;
    printDeque(d4);

    cout << "-------------------------" << endl;
}

int main()
{

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:deque容器和vector容器的构造方式几乎一致,灵活使用即可

3.3.3 deque赋值操作(assign())

功能描述:
  • 给deque容器进行赋值
函数原型:
  • deque& operator=(const deque &deq); //重载等号操作符

  • assign(beg, end); //将[beg, end)区间中的数据拷贝赋值给本身。

  • assign(n, elem); //将n个elem拷贝赋值给本身。

示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
// 赋值操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    cout << "------------------" << endl;

    deque<int> d2;
    d2 = d1;
    printDeque(d2);

    cout << "------------------" << endl;

    deque<int> d3;
    d3.assign(d1.begin(), d1.end());
    printDeque(d3);

    cout << "------------------" << endl;

    deque<int> d4;
    d4.assign(10, 100);
    printDeque(d4);

    cout << "------------------" << endl;
}

int main()
{

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:deque赋值操作也与vector相同,需熟练掌握

3.3.4 deque大小操作(empty()、size()、resize())

功能描述:
  • 对deque容器的大小进行操作
函数原型:
  • deque.empty(); //判断容器是否为空

  • deque.size(); //返回容器中元素的个数

  • deque.resize(num); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以默认值填充新位置。

    ​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。

  • deque.resize(num, elem); //重新指定容器的长度为num,若容器变长,则以elem值填充新位置。

    ​ //如果容器变短,则末尾超出容器长度的元素被删除。

示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 大小操作
void test01()
{
    deque<int> d1;
    for (int i = 0; i < 10; i++)
    {
        d1.push_back(i);
    }
    printDeque(d1);

    cout << "------------------" << endl;

    // 判断容器是否为空
    if (d1.empty())
    {
        cout << "d1为空!" << endl;
    }
    else
    {
        cout << "d1不为空!" << endl;
        // 统计大小
        cout << "d1的大小为:" << d1.size() << endl;
    }

    cout << "------------------" << endl;

    // 重新指定大小
    d1.resize(15, 1); // 重新指定大小为15,以数值1补空
    printDeque(d1);

    cout << "------------------" << endl;

    d1.resize(5);
    printDeque(d1);

    cout << "------------------" << endl;
}

int main()
{

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:

  • deque没有容量的概念
  • 判断是否为空 — empty
  • 返回元素个数 — size
  • 重新指定个数 — resize

3.3.5 deque 插入和删除(push_back()、push_front()、pop_back()、pop_front()、insert()、clear()、erase())(注意:beg是begin的缩写)

功能描述:
  • 向deque容器中插入和删除数据
函数原型:

两端插入操作:

  • push_back(elem); //在容器尾部添加一个数据
  • push_front(elem); //在容器头部插入一个数据
  • pop_back(); //删除容器最后一个数据
  • pop_front(); //删除容器第一个数据

指定位置操作:

  • insert(pos,elem); //在pos位置插入一个elem元素的拷贝,返回新数据的位置。

  • insert(pos,n,elem); //在pos位置插入n个elem数据,无返回值。

  • insert(pos,beg,end); //在pos位置插入[beg,end)区间的数据,无返回值。

  • clear(); //清空容器的所有数据

  • erase(beg,end); //删除[beg,end)区间的数据,返回下一个数据的位置。

  • erase(pos); //删除pos位置的数据,返回下一个数据的位置。

示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}
// 两端操作
void test01()
{
    deque<int> d;
    // 尾插
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    // 头插
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d); // 200 100 10 20

    // 尾删
    d.pop_back();
    // 头删
    d.pop_front();
    printDeque(d); // 100 10
}

// 插入
void test02()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d); // 200 100 10 20

    d.insert(d.begin(), 1000);
    printDeque(d); // 1000 200 100 10 20

    d.insert(d.begin(), 2, 10000);
    printDeque(d); // 10000 10000 1000 200 100 10 20

    deque<int> d2;
    d2.push_back(1);
    d2.push_back(2);
    d2.push_back(3);

    d.insert(d.begin(), d2.begin(), d2.end());
    printDeque(d); // 1 2 3 10000 10000 1000 200 100 10 20s
}

// 删除
void test03()
{
    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);
    printDeque(d); // 200 100 10 20

    d.erase(d.begin());
    printDeque(d); // 100 10 20

    d.erase(d.begin(), d.end());
    d.clear();
    printDeque(d); // 空
}

int main()
{

    test01();

    cout << "------------------" << endl;

    test02();

    cout << "------------------" << endl;

    test03();

    cout << "------------------" << endl;

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:

  • 插入和删除提供的位置是迭代器!
  • 尾插 — push_back
  • 尾删 — pop_back
  • 头插 — push_front
  • 头删 — pop_front

3.3.6 deque 数据存取(at()、operator[]、front()、back())

功能描述:
  • 对deque 中的数据的存取操作
函数原型:
  • at(int idx); //返回索引idx所指的数据
  • operator[]; //返回索引idx所指的数据
  • front(); //返回容器中第一个数据元素
  • back(); //返回容器中最后一个数据元素
示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

// 数据存取
void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    for (int i = 0; i < d.size(); i++)
    {
        cout << d[i] << " ";
    }
    // 200 100 10 20
    cout << endl;

    for (int i = 0; i < d.size(); i++)
    {
        cout << d.at(i) << " ";
    }
    // 200 100 10 20
    cout << endl;

    cout << "front:" << d.front() << endl; // front:200

    cout << "back:" << d.back() << endl; // back:20
}

int main()
{

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:

  • 除了用迭代器获取deque容器中元素,[ ]和at也可以
  • front返回容器第一个元素
  • back返回容器最后一个元素

3.3.7 deque 排序(sort())

功能描述:
  • 利用算法实现对deque容器进行排序
算法:
  • sort(iterator beg, iterator end) //对beg和end区间内元素进行排序
示例:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

void printDeque(const deque<int> &d)
{
    for (deque<int>::const_iterator it = d.begin(); it != d.end(); it++)
    {
        cout << *it << " ";
    }
    cout << endl;
}

void test01()
{

    deque<int> d;
    d.push_back(10);
    d.push_back(20);
    d.push_front(100);
    d.push_front(200);

    printDeque(d); // 200 100 10 20
    sort(d.begin(), d.end());
    printDeque(d); // 10 20 100 200
}

int main()
{

    test01();

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结:sort算法非常实用,使用时包含头文件 algorithm即可

3.4 案例-评委打分

3.4.1 案例描述

有5名选手:选手ABCDE,10个评委分别对每一名选手打分,去除最高分,去除评委中最低分,取平均分。

3.4.2 实现步骤

  1. 创建五名选手,放到vector中
  2. 遍历vector容器,取出来每一个选手,执行for循环,可以把10个评分打分存到deque容器中(deque适合用于插入删除频繁的场景)
  3. sort算法对deque容器中分数排序,去除最高和最低分
  4. deque容器遍历一遍,累加总分
  5. 获取平均分
示例代码:
#include <vector>
#include <algorithm>
#include <iostream>
#include <deque>

using namespace std;

// cout << "------------------" << endl;

// 选手类
class Person
{
public:
    Person(string name, int score)
    {
        this->m_Name = name;
        this->m_Score = score;
    }

    string m_Name; // 姓名
    int m_Score;   // 平均分
};

void createPerson(vector<Person> &v)
{
    string nameSeed = "ABCDE";
    for (int i = 0; i < 5; i++)
    {
        string name = "选手";
        name += nameSeed[i];

        int score = 0;

        Person p(name, score);

        // 将创建的person对象 放入到容器中
        v.push_back(p);
    }
}

// 打分
void setScore(vector<Person> &v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        // 将评委的分数 放入到deque容器中
        deque<int> d;
        for (int i = 0; i < 10; i++)
        {
            int score = rand() % 41 + 60; // 60 ~ 100
            d.push_back(score);
        }

        cout << "选手: " << it->m_Name << " 打分: " << endl;
        for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        {
        	cout << *dit << " ";
        }
        cout << endl;

        // 排序
        sort(d.begin(), d.end());

        // 去除最高和最低分
        d.pop_back();
        d.pop_front();

        // 取平均分
        int sum = 0;
        for (deque<int>::iterator dit = d.begin(); dit != d.end(); dit++)
        {
            sum += *dit; // 累加每个评委的分数
        }

        int avg = sum / d.size();

        // 将平均分 赋值给选手身上
        it->m_Score = avg;
    }
}

void showScore(vector<Person> &v)
{
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        cout << "姓名: " << it->m_Name << " 平均分: " << it->m_Score << endl;
    }
}

int main()
{

    // 随机数种子
    srand((unsigned int)time(NULL));

    // 1、创建5名选手
    vector<Person> v; // 存放选手容器
    createPerson(v);

    // 测试
    for (vector<Person>::iterator it = v.begin(); it != v.end(); it++)
    {
        // cout << "姓名: " << (*it).m_Name << " 分数: " << (*it).m_Score << endl;
        cout << "姓名: " << it->m_Name << " 分数: " << it->m_Score << endl;
    }

    cout << "------------------" << endl;

    // 2、给5名选手打分
    setScore(v);

    cout << "------------------" << endl;

    // 3、显示最后得分
    showScore(v);

    cout << "------------------" << endl;

    std::cout << "Press ENTER to continue...";
    std::cin.ignore(std::numeric_limits<std::streamsize>::max(), '\n'); // 读取内容直到用户输入enter键
    return EXIT_SUCCESS;
}

在这里插入图片描述

总结: 选取不同的容器操作数据,可以提升代码的效率

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