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2023-08-19 22:07:27 +08:00
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# 5.3.   双向队列
# 5.3   双向队列
对于队列,我们仅能在头部删除或在尾部添加元素。然而,「双向队列 Deque」提供了更高的灵活性允许在头部和尾部执行元素的添加或删除操作。
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<p align="center"> 图:双向队列的操作 </p>
## 5.3.1. &nbsp; 双向队列常用操作
## 5.3.1 &nbsp; 双向队列常用操作
双向队列的常用操作如下表所示,具体的方法名称需要根据所使用的编程语言来确定。
<p align="center"> 表:双向队列操作效率 </p>
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## 5.3.2. &nbsp; 双向队列实现 *
## 5.3.2 &nbsp; 双向队列实现 *
双向队列的实现与队列类似,可以选择链表或数组作为底层数据结构。
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}
```
## 5.3.3. &nbsp; 双向队列应用
## 5.3.3 &nbsp; 双向队列应用
双向队列兼具栈与队列的逻辑,**因此它可以实现这两者的所有应用场景,同时提供更高的自由度**。

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icon: material/stack-overflow
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# 5. &nbsp; 栈与队列
# 第 5 章 &nbsp; 栈与队列
<div class="center-table" markdown>

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# 5.2. &nbsp; 队列
# 5.2 &nbsp; 队列
「队列 Queue」是一种遵循先入先出First In, First Out规则的线性数据结构。顾名思义队列模拟了排队现象即新来的人不断加入队列的尾部而位于队列头部的人逐个离开。
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<p align="center"> 图:队列的先入先出规则 </p>
## 5.2.1. &nbsp; 队列常用操作
## 5.2.1 &nbsp; 队列常用操作
队列的常见操作如下表所示。需要注意的是,不同编程语言的方法名称可能会有所不同。我们在此采用与栈相同的方法命名。
<p align="center"> 表:队列操作效率 </p>
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```
## 5.2.2. &nbsp; 队列实现
## 5.2.2 &nbsp; 队列实现
为了实现队列,我们需要一种数据结构,可以在一端添加元素,并在另一端删除元素。因此,链表和数组都可以用来实现队列。
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两种实现的对比结论与栈一致,在此不再赘述。
## 5.2.3. &nbsp; 队列典型应用
## 5.2.3 &nbsp; 队列典型应用
- **淘宝订单**。购物者下单后,订单将加入队列中,系统随后会根据顺序依次处理队列中的订单。在双十一期间,短时间内会产生海量订单,高并发成为工程师们需要重点攻克的问题。
- **各类待办事项**。任何需要实现“先来后到”功能的场景,例如打印机的任务队列、餐厅的出餐队列等。队列在这些场景中可以有效地维护处理顺序。

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# 5.1. &nbsp; 栈
# 5.1 &nbsp; 栈
「栈 Stack」是一种遵循先入后出First In, Last Out原则的线性数据结构。
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<p align="center"> 图:栈的先入后出规则 </p>
## 5.1.1. &nbsp; 栈常用操作
## 5.1.1 &nbsp; 栈常用操作
栈的常用操作如下表所示,具体的方法名需要根据所使用的编程语言来确定。在此,我们以常见的 `push()` , `pop()` , `peek()` 命名为例。
<p align="center"> 表:栈的操作效率 </p>
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```
## 5.1.2. &nbsp; 栈的实现
## 5.1.2 &nbsp; 栈的实现
为了深入了解栈的运行机制,我们来尝试自己实现一个栈类。
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}
```
## 5.1.3. &nbsp; 两种实现对比
## 5.1.3 &nbsp; 两种实现对比
### 支持操作
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综上,我们不能简单地确定哪种实现更加节省内存,需要针对具体情况进行分析。
## 5.1.4. &nbsp; 栈典型应用
## 5.1.4 &nbsp; 栈典型应用
- **浏览器中的后退与前进、软件中的撤销与反撤销**。每当我们打开新的网页,浏览器就会将上一个网页执行入栈,这样我们就可以通过「后退」操作回到上一页面。后退操作实际上是在执行出栈。如果要同时支持后退和前进,那么需要两个栈来配合实现。
- **程序内存管理**。每次调用函数时,系统都会在栈顶添加一个栈帧,用于记录函数的上下文信息。在递归函数中,向下递推阶段会不断执行入栈操作,而向上回溯阶段则会执行出栈操作。

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# 5.4. &nbsp; 小结
# 5.4 &nbsp; 小结
- 栈是一种遵循先入后出原则的数据结构,可通过数组或链表来实现。
- 从时间效率角度看,栈的数组实现具有较高的平均效率,但在扩容过程中,单次入栈操作的时间复杂度会降低至 $O(n)$ 。相比之下,基于链表实现的栈具有更为稳定的效率表现。
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- 队列是一种遵循先入先出原则的数据结构,同样可以通过数组或链表来实现。在时间效率和空间效率的对比上,队列的结论与前述栈的结论相似。
- 双向队列是一种具有更高自由度的队列,它允许在两端进行元素的添加和删除操作。
## 5.4.1. &nbsp; Q & A
## 5.4.1 &nbsp; Q & A
!!! question "浏览器的前进后退是否是双向链表实现?"