deque如何具有攤銷的常數時間復雜度

Question

我讀到這里從一個std ::雙端隊列具有以下特點公認的答案

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)

我的問題是關於第2點。雙端隊列如何在結束或開始時進行攤銷？

據我所知， std::vector在最后插入時具有分攤的常量時間復雜度。 這是因為矢量是連續的並且是動態陣列。 因此，當最終用於push_back的內存不足時，它將分配一個全新的內存塊，將現有項目從舊位置復制到新位置，然后從舊位置刪除項目。 我理解的這個操作是攤銷不變的。 這如何適用於雙端隊列？ 如何在雙端隊列的頂部和底部插入是否可以攤銷。 我的印象是它應該是常數O（1）。 我知道一個雙端隊列由內存塊組成。

Answer 1

deque的通常實現基本上是指向固定大小節點的指針的向量。

分配固定大小的節點顯然具有恆定的復雜性，因此非常容易處理 - 您只需分攤在該節點中的多個項目之間分配單個節點的成本，以便為每個節點獲得恆定的復雜性。

指針部分的向量是（稍微）更有趣的。 當我們分配足夠的固定大小節點時，指針向量已滿，我們需要增加向量的大小。 像std::vector一樣，我們需要將其內容復制到新分配的向量中，因此它的增長必須遵循幾何（而不是算術）進度。 這意味着我們有更多的指針可以復制，我們的復制越來越少，因此復制指針的總時間保持不變。

作為旁注：“向量”部分通常被視為循環緩沖區，因此如果您將deque用作隊列，不斷添加到一端並從另一端移除不會導致重新分配向量 - - 這只意味着移動頭部和尾部指針，以跟蹤指定時間內哪些指針處於“活動狀態”。

Answer 2

（褻瀆）答案在於containers.requirements.general，23.2.1 / 2：

本條款中的所有復雜性要求僅根據所包含對象的操作數量來說明。

因此，重新分配指針數組不會被標准的復雜性保證所涵蓋，並且可能需要任意長的時間。 如前所述，它可能會在任何“理智”實現中為每個push_front() / push_back()調用（或等效修飾符）添加一個攤銷的常量開銷。 我不建議在RT-critical代碼中使用deque 。 通常，在RT場景中，您不希望無限制的隊列或堆棧（默認情況下在C ++中使用deque作為底層容器），無論是內存分配都可能失敗，因此您最有可能使用預分配的環緩沖區（例如Boost的circular_buffer ）代替。