在 C++ 标准库中,std::deque、std::queue 和 std::priority_queue 是三种不同的容器和容器适配器,它们各自有不同的特性和用途:
std::deque(双端队列)
- 特性 :
std::deque(double-ended queue)是一个双端队列,它支持在序列的前端和后端快速插入和删除元素。 - 随机访问 :提供对序列中任意位置的快速访问,支持
operator[]和at()方法。 - 内存分配:通常由多个固定大小的数组块组成,这些块在内存中可能不连续。
- 使用场景:适合需要在序列两端进行操作的场合,如实现双端队列、某些类型的缓存等。
std::deque 的常用函数:
push_back(value):在序列的后端插入一个新元素。push_front(value):在序列的前端插入一个新元素。pop_back():移除序列后端的元素。pop_front():移除序列前端的元素。operator[](index):访问序列中指定位置的元素。at(index):访问序列中指定位置的元素,带边界检查。size():返回序列中元素的数量。clear():移除序列中的所有元素。
std::queue
- 特性 :
std::queue是一个容器适配器,提供了先进先出(FIFO)的数据结构。 - 受限访问:只允许在队尾插入元素,在队首移除元素,不支持随机访问。
- 底层容器 :通常使用
std::deque或std::list作为底层容器,但用户无法直接访问这些容器。 - 使用场景:适合需要先进先出行为的场合,如任务调度、广度优先搜索等。
std::queue 的常用函数:
push(value):在队列的后端插入一个新元素。pop():移除队列前端的元素。front():访问队列前端的元素。back():访问队列后端的元素。empty():检查队列是否为空。size():返回队列中元素的数量。swap(other):交换两个队列的内容。
std::priority_queue
- 特性 :
std::priority_queue是一个容器适配器,它提供了一个优先级队列,元素根据优先级出队,而不是按照它们被添加的顺序。 - 受限访问:只允许访问队首元素,即优先级最高的元素。
- 底层容器 :通常使用
std::vector作为底层容器,并以最大堆的形式组织元素,但用户无法直接访问这些容器。 - 使用场景:适合需要根据优先级处理元素的场合,如任务调度、事件驱动模拟、Dijkstra 算法等。
std::priority_queue 的常用函数:
push(value):在优先级队列中插入一个新元素。pop():移除优先级最高的元素(通常位于队首)。top():访问优先级最高的元素。empty():检查优先级队列是否为空。size():返回优先级队列中元素的数量。swap(other):交换两个优先级队列的内容。
区别总结
- 访问方式 :
std::deque支持两端和中间的随机访问,std::queue和std::priority_queue只允许访问队首元素。 - 元素顺序 :
std::queue按照先进先出的顺序处理元素,std::priority_queue根据元素的优先级处理元素,而std::deque不维护元素的特定顺序。 - 底层实现 :
std::deque通常由多个数组块组成,std::queue和std::priority_queue通常使用std::deque、std::vector或std::list作为底层容器,但这些底层容器对用户是隐藏的。 - 适用场景:根据需要的数据结构特性选择合适的容器或容器适配器。