应用、优势和缺点的双端队列
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- 2023-09-06 18:13:06695浏览
Deque或双端队列是一种顺序线性收集数据队列，提供类似于双端队列的功能。在此数据结构中，该方法不遵循先进先出（FIFO）规则进行数据处理。这种数据结构也称为双端队列，因为元素插入到队列的末尾并从前面删除。对于双端队列，我们只能从两端添加和删除数据。双端队列操作的时间复杂度为O(1)。有两种类型的双端队列 -
输入受限
单端输入限制。
允许从两端删除数据。
输出受限
单端输出限制。
允许向两端插入数据。
以下命令可帮助编码人员使用双端队列上的数据集池执行各种操作 -
push_back() - 从双端队列的后面插入一个元素。
push_front() - 从双端队列的前面插入一个元素。
pop_back() - 从双端队列后面删除元素。
pop_front() - 从双端队列的前面删除元素。
front() - 返回双端队列前面的元素。
back() - 返回双端队列后面的元素。
at() - 设置/返回指定索引处。
size()-返回元素的数量。
empty() - 如果双端队列为空，则返回 true。
在循环数组中我们可以使用双端队列操作。如果数组已满，那么我们可以从头开始该过程。但对于线性数组，如果数组已满，则无法插入更多数据。然后我们可以看到一个“溢出弹出窗口”。
双端队列的应用
Deque 有很多实时应用程序可供使用。
用于作业调度应用程序。
在 O(1) 时间内我们可以执行顺时针和逆时针旋转操作。
双端队列算法也存在于网络浏览器历史记录中。
用于排序中的撤消操作。
双端队列的优点
Deque 有很多优点。
我们可以从正面和背面添加和删除数据。
它们的大小是动态的。
Deque 提供了执行操作的高效时序。
此处使用了 LIFO 堆栈。
此处无法重新分配。
这是一个具有适当同步的线程安全进程。
缓存友好。
双端队列的缺点
双端队列的缺点是
Deque进程内存消耗率较高。
它存在多线程同步问题。
无法在所有平台上实现。
不适合实现排序操作。
Deque 的功能较少。
双端队列操作的算法
第 1 步 - 考虑一个大小为 n 的双端队列数组。
第 2 步 - 将两个指针设置为“front=-1”（表示 front）和“rear=0”（表示 set）。
这个过程有很多子部分。在双端队列中我们可以执行多个操作。我们在这里总结了它们。
在双端队列中从前面插入数据的算法：-
第 1 步 - 检查前面的位置。
第 2 步 - 如果“front
第 3 步 - 否则，我们需要将“front”减少 1。
第 4 步 - 将新的键元素添加到数组的前面位置。
在双端队列后面插入数据的算法：-
第 1 步 - 检查阵列是否已满。
第 2 步 - 如果已满，则应用“rear=0”。
第 3 步 - 否则，将“rear”的值增加 1。
第 4 步 - 再次将新键添加到“array[rear]”中。
从双端队列前面删除数据的算法：-
第 1 步 - 检查双端队列是否为空。
第 2 步 - 如果列表为空（“front=-1”），则为下溢条件，无法进行删除。
步骤 3 - 如果双端队列中只有一个元素。然后“front=rear=-1”。
第 4 步 - 否则，“front”位于末尾，然后设置为“front=0”。
第 5 步 - 否则，front=front+1。
从双端队列后面删除数据的算法：-
第 1 步 - 检查双端队列是否为空。
步骤 2 - 如果为空（“front=-1”），则无法执行删除。这是下溢条件。
第 3 步 - 如果双端队列只有一个数据，则“front=rear=-1”。
第 4 步 - 否则，请按照以下步骤操作。
步骤 5 - 如果后部位于前面“后部=0”。转到前面“rear = n-1”。
第 6 步 - 否则，rear=rear-1。
检查双端队列是否为空的算法：-
第 1 步 - 如果 front=-1，则双端队列为空。
检查双端队列是否已满的算法：-
步骤 1 - 如果前=0 且后= n-1
第 2 步 - 或者，front=rear+1
双端队列的语法
deque< object_type > deque_name;
deque<int> deque1 = {11, 21, 31, 41, 51};
deque<int> deque2 {10, 20, 30, 40, 50};
在数据结构中，双端队列继承了堆栈和队列的一些属性。在 C++ 中，双端队列被实现为向量的向量。
使用双端队列的各种方法的处理
方法 1 - 以一般方式实现双端队列
方法 2 - 将元素插入双端队列
方法 3 - 从双端队列访问元素
方法 4 - 更改双端队列的元素
双端队列的一般实现
在此 C++ 构建代码中，我们以通用方式配置了双端队列操作。在这个例子中，我们在队列的后端插入了一个元素，整个系统就是按照这种方式执行的。
示例 1
<iostream>#include <iostream>
using namespace std;
#define MAX 10
class Deque {
int arr[MAX];
int front;
int rear;
int size;
public:
Deque(int size) {
front = -1;
rear = 0;
this->size = size;
}
void insertfront(int key);
void insertrear(int key);
void deletefront();
void deleterear();
bool isFull();
bool isEmpty();
int getFront();
int getRear();
};
bool Deque::isFull() {
return ((front == 0 && rear == size - 1) ||
front == rear + 1);
}
bool Deque::isEmpty() {
return (front == -1);
}
void Deque::insertfront(int key) {
if (isFull()) {
cout << "Overflow\n"
<< endl;
return;
}
if (front == -1) {
front = 0;
rear = 0;
}
else if (front == 0)
front = size - 1;
else
front = front - 1;
arr[front] = key;
}
void Deque ::insertrear(int key) {
if (isFull()) {
cout << " Overflow\n " << endl;
return;
}
if (front == -1) {
front = 0;
rear = 0;
}
else if (rear == size - 1)
rear = 0;
else
rear = rear + 1;
arr[rear] = key;
}
void Deque ::deletefront() {
if (isEmpty()) {
cout << "Queue Underflow\n"
<< endl;
return;
}
if (front == rear) {
front = -1;
rear = -1;
} else if (front == size - 1)
front = 0;
else
front = front + 1;
}
void Deque::deleterear() {
if (isEmpty()) {
cout << " Underflow\n"
<< endl;
return;
}
if (front == rear) {
front = -1;
rear = -1;
} else if (rear == 0)
rear = size - 1;
else
rear = rear - 1;
}
int Deque::getFront() {
if (isEmpty()) {
cout << " Underflow\n"
<< endl;
return -1;
}
return arr[front];
}
int Deque::getRear() {
if (isEmpty() || rear < 0) {
cout << " Underflow\n"
<< endl;
return -1;
}
return arr[rear];
}
int main() {
Deque dq(4);
cout << "insert element at rear end \n";
dq.insertrear(5);
dq.insertrear(11);
cout << "rear element: "
<< dq.getRear() << endl;
dq.deleterear();
cout << "after deletion of the rear element, the new rear element: " << dq.getRear() << endl;
cout << "insert element at front end \n";
dq.insertfront(8);
cout << "front element: " << dq.getFront() << endl;
dq.deletefront();
cout << "after deletion of front element new front element: " << dq.getFront() << endl;
}
</iostream>
输出
insert element at rear end rear element: 11 after deletion of the rear element, the new rear element: 5 insert element at front end front element: 8 after deletion of front element new front element: 5
将元素插入双端队列
在此代码中，我们尝试创建 C++ 代码以将元素插入双端队列。有两种方法可以执行此操作。
push_back() - 在数组末尾插入元素。
push_front() - 在数组的开头插入元素。
示例 2
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
int main() {
deque<int> nums {16, 7};
cout << "Initial Deque As We Give: ";
for (const int& num : nums) {
cout << num << ", ";
}
nums.push_back(2001);
nums.push_front(1997);
cout << "\nFinal Deque Is Here: ";
for (const int& num : nums) {
cout << num << ", ";
}
return 0;
}
输出
Initial Deque As We Give: 16, 7, Final Deque Is Here: 1997, 16, 7, 2001,
从双端队列访问元素
我们可以使用两种方法访问双端队列中的元素。
front() - 在前面我们可以获得返回值。
back() - 返回后面的数据。
at() - 从指定索引返回。
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
int main() {
deque<int> nums {16, 07, 10};
cout << "Front element are here: " << nums.front() << endl;
cout << "Back element are here: " << nums.back() << endl;
cout << "Element at index 1 present here: " << nums.at(1) << endl;
cout << "Element at index 0 present here: " << nums[0];
return 0;
}
输出
Front element are here: 16 Back element are here: 10 Element at index 1 present here: 7 Element at index 0 present here: 16
更改双端队列的元素
在此代码中，我们可以使用 at() 方法来替换或更改该特定双端队列的元素。
示例 4
#include <iostream>
#include <deque>
using namespace std;
int main() {
deque<int> nums = {07,16,10,1997,2001};
cout << "Initial Deque: ";
for (const int& num : nums) {
cout << num << ", ";
}
nums.at(0) = 2022;
nums.at(1) = 10-05;
cout << "\nUpdated Deque: ";
for (const int& num : nums) {
cout << num << ", ";
}
return 0;
}
输出
Initial Deque: 7, 16, 10, 1997, 2001, Updated Deque: 2022, 5, 10, 1997, 2001,
结论
通过这篇文章，我们了解了双端队列，它的操作方法、应用、优缺点以及算法和使用C++可能的代码。
以上是应用、优势和缺点的双端队列的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！