双端队列(deque,全称为double-ended queue)是一种支持在两端插入和删除元素的数据结构。与栈和队列不同,双端队列提供了更加灵活的操作方式。在实现双端队列时,我们可以采用数组作为底层数据结构,以保证插入和删除操作的时间复杂度为O(1)。
一、双端队列的基本概念
双端队列是一种特殊的线性表,它允许我们在表的前端和后端进行插入和删除操作。这种数据结构在实际应用中具有很高的灵活性,可以方便地模拟栈和队列的行为。双端队列的操作通常包括以下四种:
在前端插入元素(push_front)
在前端删除元素(pop_front)
在后端插入元素(push_back)
在后端删除元素(pop_back)
二、数组实现双端队列
为了实现一个时间复杂度为O(1)的双端队列,我们选择数组作为底层数据结构。数组具有随机访问的特性,可以在常数时间内访问任意位置的元素,这为我们实现高效的插入和删除操作提供了便利。
在实现过程中,我们需要维护以下几个关键变量:
data:用于存储元素的数组。
front:指向队列前端的索引。
back:指向队列后端的索引。
size:当前队列中元素的个数。
capacity:队列的容量(数组的大小)。