deque如何具有摊销的常数时间复杂度

Question

我读到这里从一个std ::双端队列具有以下特点公认的答案

1- Random access - constant O(1)
2- Insertion or removal of elements at the end or beginning - amortized constant O(1)
3- Insertion or removal of elements - linear O(n)

我的问题是关于第2点。双端队列如何在结束或开始时进行摊销？

据我所知， std::vector在最后插入时具有分摊的常量时间复杂度。 这是因为矢量是连续的并且是动态阵列。 因此，当最终用于push_back的内存不足时，它将分配一个全新的内存块，将现有项目从旧位置复制到新位置，然后从旧位置删除项目。 我理解的这个操作是摊销不变的。 这如何适用于双端队列？ 如何在双端队列的顶部和底部插入是否可以摊销。 我的印象是它应该是常数O（1）。 我知道一个双端队列由内存块组成。

Answer 1

deque的通常实现基本上是指向固定大小节点的指针的向量。

分配固定大小的节点显然具有恒定的复杂性，因此非常容易处理 - 您只需分摊在该节点中的多个项目之间分配单个节点的成本，以便为每个节点获得恒定的复杂性。

指针部分的向量是（稍微）更有趣的。 当我们分配足够的固定大小节点时，指针向量已满，我们需要增加向量的大小。 像std::vector一样，我们需要将其内容复制到新分配的向量中，因此它的增长必须遵循几何（而不是算术）进度。 这意味着我们有更多的指针可以复制，我们的复制越来越少，因此复制指针的总时间保持不变。

作为旁注：“向量”部分通常被视为循环缓冲区，因此如果您将deque用作队列，不断添加到一端并从另一端移除不会导致重新分配向量 - - 这只意味着移动头部和尾部指针，以跟踪指定时间内哪些指针处于“活动状态”。

Answer 2

（亵渎）答案在于containers.requirements.general，23.2.1 / 2：

本条款中的所有复杂性要求仅根据所包含对象的操作数量来说明。

因此，重新分配指针数组不会被标准的复杂性保证所涵盖，并且可能需要任意长的时间。 如前所述，它可能会在任何“理智”实现中为每个push_front() / push_back()调用（或等效修饰符）添加一个摊销的常量开销。 我不建议在RT-critical代码中使用deque 。 通常，在RT场景中，您不希望无限制的队列或堆栈（默认情况下在C ++中使用deque作为底层容器），无论是内存分配都可能失败，因此您最有可能使用预分配的环缓冲区（例如Boost的circular_buffer ）代替。