关于vector、queue、list哪边是front、哪边是back,增加、删除元素操作

容器的 front、back 及操作方向

1.1vector(动态数组)

结构:连续内存块,支持快速随机访问。

操作方向:

front:第一个元素(索引 0)。

back:最后一个元素(索引 size() - 1)。

push_back():在尾部插入元素。

pop_back():从尾部删除元素。

不支持头部操作(如 push_front() 或 pop_front())。

复制代码
#include <vector>
vector<int> v = {10, 20, 30};

v.push_back(40);  // 尾部插入 → [10,20,30,40]
v.pop_back();     // 尾部删除 → [10,20,30]

/*图示如下
      入队方向 →→→→→→→→→→
front → [10][20][30] ← back
           ↑     ↑
       push_back/pop_back
     出队方向←←←←←←←←←←←
*/

1.2queue(队列,FIFO)

结构:默认基于 deque 实现的容器适配器,严格遵循先进先出。

操作方向:

front:队列头部(最早插入的元素)。

back:队列尾部(最新插入的元素)。

push():在尾部插入元素。

pop():从头部删除元素。

复制代码
#include <queue>
queue<int> q;

q.push(10);  // 队列 → [10]
q.push(20);  // 队列 → [10,20]
q.pop();     // 删除头部 → [20]
/*图示如下
      入队方向 →→→→→→→→→→
     [10][20][30][40][50]
      ↑               ↑
    front           back
出队方向 →→→→→→→→→→
*/

1.3list(双向链表)

结构:由双向链表节点构成,每个节点包含前后指针。

操作方向:

front:链表头部(第一个节点)。

back:链表尾部(最后一个节点)。

push_front():在头部插入元素。

push_back():在尾部插入元素。

pop_front():删除头部元素。

pop_back():删除尾部元素。

复制代码
#include <list>
list<int> lst = {20, 30};

lst.push_front(10);  // 头部插入 → [10,20,30]
lst.push_back(40);   // 尾部插入 → [10,20,30,40]
lst.pop_front();     // 删除头部 → [20,30,40]
lst.pop_back();      // 删除尾部 → [20,30]
/*图示如下
front → [10] <-> [20] <-> [30] ← back
         ↑                     ↑
   push_front/pop_front  push_back/pop_back
*/

堆(Heap)和栈(Stack)的底层实现

2.1 内存中的堆和栈

  • 堆(Heap):动态分配的内存区域,由程序员手动管理(new/malloc)。
    底层实现:由操作系统内存管理器通过复杂数据结构(如空闲链表、内存池)管理,与容器无关。
  • 栈(Stack):函数调用时的自动内存区域,存储局部变量和函数参数。
    底层实现:由编译器通过调整栈指针(SP)直接管理,内存分配高效且严格遵循LIFO。

2.2 数据结构中的堆和栈

  • 栈(Stack容器):后进先出(LIFO)的容器适配器。
    底层实现:默认基于 deque,也可用 vector 或 list。
  • 堆(优先队列,Priority Queue):元素按优先级出队(通常用堆数据结构实现)。
    底层实现:默认基于 vector 的二叉堆(完全二叉树)。

关键结论:

  • 堆(内存)和栈(内存) 是操作系统管理的内存区域,不与容器直接关联。
  • 栈容器(LIFO) 默认基于 deque,优先队列(堆) 默认基于 vector 的二叉堆实现。
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