mirror of
http://bgp.hk.skcks.cn:10086/https://github.com/krahets/hello-algo
synced 2026-04-20 21:00:58 +08:00
22b3b568ef
* docs(ru): replace prose quotes with guillemets * docs(ru): replace prose semicolons with periods * docs(ru): align animation title forms * docs(ru): align figure and table references
453 lines
26 KiB
Markdown
453 lines
26 KiB
Markdown
# Двусторонняя очередь
|
||
|
||
В обычной очереди мы можем удалять элементы только из головы и добавлять их только в хвост. Как показано на рисунке ниже, <u>двусторонняя очередь (double-ended queue)</u> обеспечивает большую гибкость и позволяет выполнять добавление и удаление элементов как с головы, так и с хвоста.
|
||
|
||
|
||
|
||
## Основные операции с двусторонней очередью
|
||
|
||
Распространенные операции двусторонней очереди приведены в таблице ниже. Конкретные названия методов зависят от используемого языка программирования.
|
||
|
||
<p align="center"> Таблица <id> Эффективность операций двусторонней очереди </p>
|
||
|
||
| Имя метода | Описание | Временная сложность |
|
||
| ------------ | -------------------------------- | ------------------- |
|
||
| `push_first()` | Добавить элемент в голову очереди | $O(1)$ |
|
||
| `push_last()` | Добавить элемент в хвост очереди | $O(1)$ |
|
||
| `pop_first()` | Удалить элемент из головы очереди | $O(1)$ |
|
||
| `pop_last()` | Удалить элемент из хвоста очереди | $O(1)$ |
|
||
| `peek_first()` | Просмотреть элемент в голове очереди | $O(1)$ |
|
||
| `peek_last()` | Просмотреть элемент в хвосте очереди | $O(1)$ |
|
||
|
||
Точно так же мы можем напрямую использовать уже реализованные в языках программирования классы двусторонней очереди:
|
||
|
||
=== "Python"
|
||
|
||
```python title="deque.py"
|
||
from collections import deque
|
||
|
||
# Инициализация двусторонней очереди
|
||
deq: deque[int] = deque()
|
||
|
||
# Поместить элементы в очередь
|
||
deq.append(2) # Добавить в хвост
|
||
deq.append(5)
|
||
deq.append(4)
|
||
deq.appendleft(3) # Добавить в голову
|
||
deq.appendleft(1)
|
||
|
||
# Просмотреть элементы
|
||
front: int = deq[0] # Элемент в голове
|
||
rear: int = deq[-1] # Элемент в хвосте
|
||
|
||
# Извлечь элементы из очереди
|
||
pop_front: int = deq.popleft() # Извлечь элемент из головы
|
||
pop_rear: int = deq.pop() # Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
# Получить длину двусторонней очереди
|
||
size: int = len(deq)
|
||
|
||
# Проверить, пуста ли двусторонняя очередь
|
||
is_empty: bool = len(deq) == 0
|
||
```
|
||
|
||
=== "C++"
|
||
|
||
```cpp title="deque.cpp"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
deque<int> deque;
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.push_back(2); // Добавить в хвост
|
||
deque.push_back(5);
|
||
deque.push_back(4);
|
||
deque.push_front(3); // Добавить в голову
|
||
deque.push_front(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
int front = deque.front(); // Элемент в голове
|
||
int back = deque.back(); // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
deque.pop_front(); // Извлечь элемент из головы
|
||
deque.pop_back(); // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
int size = deque.size();
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
bool empty = deque.empty();
|
||
```
|
||
|
||
=== "Java"
|
||
|
||
```java title="deque.java"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.offerLast(2); // Добавить в хвост
|
||
deque.offerLast(5);
|
||
deque.offerLast(4);
|
||
deque.offerFirst(3); // Добавить в голову
|
||
deque.offerFirst(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
int peekFirst = deque.peekFirst(); // Элемент в голове
|
||
int peekLast = deque.peekLast(); // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
int popFirst = deque.pollFirst(); // Извлечь элемент из головы
|
||
int popLast = deque.pollLast(); // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
int size = deque.size();
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
|
||
```
|
||
|
||
=== "C#"
|
||
|
||
```csharp title="deque.cs"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В C# двустороннюю очередь обычно моделируют через связный список LinkedList
|
||
LinkedList<int> deque = new();
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.AddLast(2); // Добавить в хвост
|
||
deque.AddLast(5);
|
||
deque.AddLast(4);
|
||
deque.AddFirst(3); // Добавить в голову
|
||
deque.AddFirst(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
int peekFirst = deque.First.Value; // Элемент в голове
|
||
int peekLast = deque.Last.Value; // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
deque.RemoveFirst(); // Извлечь элемент из головы
|
||
deque.RemoveLast(); // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
int size = deque.Count;
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
bool isEmpty = deque.Count == 0;
|
||
```
|
||
|
||
=== "Go"
|
||
|
||
```go title="deque_test.go"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В Go list обычно используется как двусторонняя очередь
|
||
deque := list.New()
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.PushBack(2) // Добавить в хвост
|
||
deque.PushBack(5)
|
||
deque.PushBack(4)
|
||
deque.PushFront(3) // Добавить в голову
|
||
deque.PushFront(1)
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
front := deque.Front() // Элемент в голове
|
||
rear := deque.Back() // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
deque.Remove(front) // Извлечь элемент из головы
|
||
deque.Remove(rear) // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
size := deque.Len()
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
isEmpty := deque.Len() == 0
|
||
```
|
||
|
||
=== "Swift"
|
||
|
||
```swift title="deque.swift"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В Swift нет встроенного класса двусторонней очереди, поэтому можно использовать Array как двустороннюю очередь
|
||
var deque: [Int] = []
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.append(2) // Добавить в хвост
|
||
deque.append(5)
|
||
deque.append(4)
|
||
deque.insert(3, at: 0) // Добавить в голову
|
||
deque.insert(1, at: 0)
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
let peekFirst = deque.first! // Элемент в голове
|
||
let peekLast = deque.last! // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
// При моделировании через Array сложность popFirst равна O(n)
|
||
let popFirst = deque.removeFirst() // Извлечь элемент из головы
|
||
let popLast = deque.removeLast() // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
let size = deque.count
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
let isEmpty = deque.isEmpty
|
||
```
|
||
|
||
=== "JS"
|
||
|
||
```javascript title="deque.js"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В JavaScript нет встроенной двусторонней очереди, поэтому можно использовать Array как двустороннюю очередь
|
||
const deque = [];
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.push(2);
|
||
deque.push(5);
|
||
deque.push(4);
|
||
// Обрати внимание: поскольку это массив, метод unshift() имеет сложность O(n)
|
||
deque.unshift(3);
|
||
deque.unshift(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
const peekFirst = deque[0];
|
||
const peekLast = deque[deque.length - 1];
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
// Обрати внимание: поскольку это массив, метод shift() имеет сложность O(n)
|
||
const popFront = deque.shift();
|
||
const popBack = deque.pop();
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
const size = deque.length;
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
const isEmpty = size === 0;
|
||
```
|
||
|
||
=== "TS"
|
||
|
||
```typescript title="deque.ts"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В TypeScript нет встроенной двусторонней очереди, поэтому можно использовать Array как двустороннюю очередь
|
||
const deque: number[] = [];
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.push(2);
|
||
deque.push(5);
|
||
deque.push(4);
|
||
// Обрати внимание: поскольку это массив, метод unshift() имеет сложность O(n)
|
||
deque.unshift(3);
|
||
deque.unshift(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
const peekFirst: number = deque[0];
|
||
const peekLast: number = deque[deque.length - 1];
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
// Обрати внимание: поскольку это массив, метод shift() имеет сложность O(n)
|
||
const popFront: number = deque.shift() as number;
|
||
const popBack: number = deque.pop() as number;
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
const size: number = deque.length;
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
const isEmpty: boolean = size === 0;
|
||
```
|
||
|
||
=== "Dart"
|
||
|
||
```dart title="deque.dart"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
// В Dart Queue определена как двусторонняя очередь
|
||
Queue<int> deque = Queue<int>();
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.addLast(2); // Добавить в хвост
|
||
deque.addLast(5);
|
||
deque.addLast(4);
|
||
deque.addFirst(3); // Добавить в голову
|
||
deque.addFirst(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
int peekFirst = deque.first; // Элемент в голове
|
||
int peekLast = deque.last; // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
int popFirst = deque.removeFirst(); // Извлечь элемент из головы
|
||
int popLast = deque.removeLast(); // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
int size = deque.length;
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
bool isEmpty = deque.isEmpty;
|
||
```
|
||
|
||
=== "Rust"
|
||
|
||
```rust title="deque.rs"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
let mut deque: VecDeque<u32> = VecDeque::new();
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.push_back(2); // Добавить в хвост
|
||
deque.push_back(5);
|
||
deque.push_back(4);
|
||
deque.push_front(3); // Добавить в голову
|
||
deque.push_front(1);
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
if let Some(front) = deque.front() { // Элемент в голове
|
||
}
|
||
if let Some(rear) = deque.back() { // Элемент в хвосте
|
||
}
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
if let Some(pop_front) = deque.pop_front() { // Извлечь элемент из головы
|
||
}
|
||
if let Some(pop_rear) = deque.pop_back() { // Извлечь элемент из хвоста
|
||
}
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
let size = deque.len();
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
let is_empty = deque.is_empty();
|
||
```
|
||
|
||
=== "C"
|
||
|
||
```c title="deque.c"
|
||
// В C нет встроенной двусторонней очереди
|
||
```
|
||
|
||
=== "Kotlin"
|
||
|
||
```kotlin title="deque.kt"
|
||
/* Инициализация двусторонней очереди */
|
||
val deque = LinkedList<Int>()
|
||
|
||
/* Поместить элементы в очередь */
|
||
deque.offerLast(2) // Добавить в хвост
|
||
deque.offerLast(5)
|
||
deque.offerLast(4)
|
||
deque.offerFirst(3) // Добавить в голову
|
||
deque.offerFirst(1)
|
||
|
||
/* Просмотреть элементы */
|
||
val peekFirst = deque.peekFirst() // Элемент в голове
|
||
val peekLast = deque.peekLast() // Элемент в хвосте
|
||
|
||
/* Извлечь элементы из очереди */
|
||
val popFirst = deque.pollFirst() // Извлечь элемент из головы
|
||
val popLast = deque.pollLast() // Извлечь элемент из хвоста
|
||
|
||
/* Получить длину двусторонней очереди */
|
||
val size = deque.size
|
||
|
||
/* Проверить, пуста ли двусторонняя очередь */
|
||
val isEmpty = deque.isEmpty()
|
||
```
|
||
|
||
=== "Ruby"
|
||
|
||
```ruby title="deque.rb"
|
||
# Инициализация двусторонней очереди
|
||
# В Ruby нет встроенной двусторонней очереди, поэтому можно использовать Array как двустороннюю очередь
|
||
deque = []
|
||
|
||
# Поместить элементы в очередь
|
||
deque << 2
|
||
deque << 5
|
||
deque << 4
|
||
# Обрати внимание: поскольку это массив, метод Array#unshift имеет сложность O(n)
|
||
deque.unshift(3)
|
||
deque.unshift(1)
|
||
|
||
# Просмотреть элементы
|
||
peek_first = deque.first
|
||
peek_last = deque.last
|
||
|
||
# Извлечь элементы из очереди
|
||
# Обрати внимание: поскольку это массив, метод Array#shift имеет сложность O(n)
|
||
pop_front = deque.shift
|
||
pop_back = deque.pop
|
||
|
||
# Получить длину двусторонней очереди
|
||
size = deque.length
|
||
|
||
# Проверить, пуста ли двусторонняя очередь
|
||
is_empty = size.zero?
|
||
```
|
||
|
||
??? pythontutor "Визуализация выполнения"
|
||
|
||
https://pythontutor.com/render.html#code=from%20collections%20import%20deque%0A%0A%22%22%22Driver%20Code%22%22%22%0Aif%20__name__%20%3D%3D%20%22__main__%22%3A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%98%D0%BD%D0%B8%D1%86%D0%B8%D0%B0%D0%BB%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B0%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8E%D1%8E%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C%0A%20%20%20%20deq%20%3D%20deque%28%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BC%D0%B5%D1%81%D1%82%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B2%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C%0A%20%20%20%20deq.append%282%29%20%20%23%20%D0%94%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20deq.append%285%29%0A%20%20%20%20deq.append%284%29%0A%20%20%20%20deq.appendleft%283%29%20%20%23%20%D0%94%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%B2%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B2%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%83%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20deq.appendleft%281%29%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C%20deque%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%BE%D1%81%D1%82%D1%83%D0%BF%20%D0%BA%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D1%83%0A%20%20%20%20front%20%3D%20deq%5B0%5D%20%20%23%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B2%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B2%20%D0%BD%D0%B0%D1%87%D0%B0%D0%BB%D0%B5%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%20front%20%3D%22%2C%20front%29%0A%20%20%20%20rear%20%3D%20deq%5B-1%5D%20%20%23%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B2%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20print%28%22%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B2%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B5%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%20rear%20%3D%22%2C%20rear%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D1%8C%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20pop_front%20%3D%20deq.popleft%28%29%20%20%23%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B0%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D1%8C%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%2C%20%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%2C%20pop_front%20%3D%22%2C%20pop_front%29%0A%20%20%20%20print%28%22deque%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%20%20%20%20pop_rear%20%3D%20deq.pop%28%29%20%20%23%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D0%98%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D1%8C%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%2C%20%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%BD%D1%8B%D0%B9%20%D0%B8%D0%B7%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%2C%20pop_rear%20%3D%22%2C%20pop_rear%29%0A%20%20%20%20print%28%22deque%20%D0%BF%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%20%D0%B8%D0%B7%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%B8%D0%B7%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%20%3D%22%2C%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B8%D1%82%D1%8C%20%D0%B4%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D1%83%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%0A%20%20%20%20size%20%3D%20len%28deq%29%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%94%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D0%B0%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B5%D0%B9%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D0%B8%20size%20%3D%22%2C%20size%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%82%D1%8C%2C%20%D0%BF%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%20%D0%BB%D0%B8%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C%0A%20%20%20%20is_empty%20%3D%20len%28deq%29%20%3D%3D%200%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%9F%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%20%D0%BB%D0%B8%20%D0%B4%D0%B2%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D1%8F%D1%8F%20%D0%BE%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B5%D0%B4%D1%8C%20%3D%22%2C%20is_empty%29&cumulative=false&curInstr=3&heapPrimitives=nevernest&mode=display&origin=opt-frontend.js&py=311&rawInputLstJSON=%5B%5D&textReferences=false
|
||
|
||
## Реализация двусторонней очереди *
|
||
|
||
Реализация двусторонней очереди похожа на реализацию обычной очереди: в качестве базовой структуры данных можно выбрать связный список или массив.
|
||
|
||
### Реализация на основе двусвязного списка
|
||
|
||
Вспомним предыдущий раздел: там мы использовали обычный односвязный список для реализации очереди, потому что он позволяет удобно удалять головной узел, что соответствует операции `dequeue` , и добавлять новый узел после хвостового узла, что соответствует операции `enqueue` .
|
||
|
||
Для двусторонней очереди и голова, и хвост допускают операции добавления и удаления элементов. Иначе говоря, двусторонняя очередь требует реализации еще одного симметричного направления операций. Поэтому в качестве базовой структуры данных двусторонней очереди удобно использовать двусвязный список.
|
||
|
||
Как показано на рисунке ниже, мы рассматриваем головной и хвостовой узлы двусвязного списка как голову и хвост двусторонней очереди и одновременно реализуем функции добавления и удаления узлов с обеих сторон.
|
||
|
||
=== "<1>"
|
||
|
||
|
||
=== "<2>"
|
||
|
||
|
||
=== "<3>"
|
||
|
||
|
||
=== "<4>"
|
||
|
||
|
||
=== "<5>"
|
||
|
||
|
||
Код реализации приведен ниже:
|
||
|
||
```src
|
||
[file]{linkedlist_deque}-[class]{linked_list_deque}-[func]{}
|
||
```
|
||
|
||
### Реализация на основе массива
|
||
|
||
Как показано на рисунке ниже, аналогично реализации обычной очереди на массиве мы также можем использовать кольцевой массив для реализации двусторонней очереди.
|
||
|
||
=== "<1>"
|
||
|
||
|
||
=== "<2>"
|
||
|
||
|
||
=== "<3>"
|
||
|
||
|
||
=== "<4>"
|
||
|
||
|
||
=== "<5>"
|
||
|
||
|
||
На основе реализации обычной очереди нужно лишь добавить методы добавления в голову очереди и удаления из хвоста:
|
||
|
||
```src
|
||
[file]{array_deque}-[class]{array_deque}-[func]{}
|
||
```
|
||
|
||
## Применение двусторонней очереди
|
||
|
||
Двусторонняя очередь сочетает в себе логику стека и очереди, **поэтому она может покрыть все сценарии применения обеих структур и при этом предоставляет более высокую степень свободы**.
|
||
|
||
Мы знаем, что функция «undo» в программном обеспечении обычно реализуется с помощью стека: система помещает каждое изменение в стек с помощью `push` , а затем использует `pop` для отмены. Однако, учитывая ограниченность системных ресурсов, программы обычно ограничивают число шагов отмены, например разрешают хранить только $50$ шагов. Когда длина стека превышает этот предел, программе нужно удалить элемент с дна стека, то есть с головы очереди. **Но стек не может реализовать такую операцию, и в этом случае его приходится заменять двусторонней очередью**. Обрати внимание: основная логика «undo» по-прежнему следует стековому правилу LIFO, просто двусторонняя очередь позволяет более гибко реализовать некоторые дополнительные механизмы.
|