C ++默認實現堆棧和隊列

Question

在C ++ Primer 5th中 ，它表示stack和queue的默認實現是deque 。

我想知道為什么他們不使用list ？ 堆棧和隊列不支持隨機訪問，總是在兩端操作，因此list應該是實現它們的最直觀的方式，並且支持隨機訪問（具有恆定時間）的deque在某種程度上是不必要的。

有誰能解釋這個實施背后的原因？

Answer 1

使用std::list作為底層容器，每個std::stack::push都進行內存分配。 而std::deque以塊的形式分配內存，並且可以重用其備用容量來避免內存分配。

對於小元素，列表節點的存儲開銷也可能變得很重要。 例如， std::list<int>節點大小為24字節（在64位系統上），元素只占用4個字節 - 至少83％的存儲開銷。

Answer 2

主要原因是因為前后插入和刪除的deque比平均列表更快

deque更快，因為內存是由塊分配的，因為列表需要在每個元素上分配，並且分配是昂貴的操作。

基准

Answer 3

我認為問題應該反過來問：如果你可以使用數組，為什么要使用列表？

列表更復雜：更多的分配，更多的資源（用於存儲指針）和更多的工作要做（即使它都是在恆定的時間）。 另一方面，首選列表的主要屬性也與堆棧和隊列無關：恆定時間隨機插入和刪除。

Answer 4

讓我們比較一下序列容器：

std::array是正確的，它不會改變大小。

std::list優化迭代器非失效，允許在已知位置插入，並且缺少隨機訪問。 它具有O（N）空間開銷，具有大常量，並且具有錯誤的緩存局部性。

std::forward_list是一個更加殘缺的list ，空間開銷更小

std::deque優化附加或前置，但不以連續為代價。 它具有O（N）空間開銷，具有較小的常量，並且具有中等緩存局部性。

std::vector優化訪問速度，代價是插入/刪除除了結尾之外的任何地方。 它具有O（1）空間開銷和很好的緩存局部性。

那么這對堆棧和隊列意味着什么呢？

std::stack只需要一端操作。 std::vector ， std::deque和std::list都提供了必要的操作

std::queue需要兩端的操作。 std::deque和std::list是唯一的候選人。

因此std::deque作為默認選擇是一致的，因為std::vector通常更適合std::stack ，但不適用於std::queue 。

請注意， std::priority_queue雖然命名類似於std::queue ，但實際上更類似於std::stack ，只需要在一端進行修改。 它還從std::vector的原始訪問速度中獲益更多，保持堆不變。