Двусторонняя очередь

В очереди мы можем удалять элементы только из головы или добавлять элементы в хвост. Как показано на рисунке ниже, двусторонняя очередь (double-ended queue) предоставляет большую гибкость, позволяя выполнять операции добавления или удаления элементов как в голове, так и в хвосте.

Основные операции с двусторонней очередью

Основные операции с двусторонней очередью представлены в таблице ниже, конкретные имена методов зависят от используемого языка программирования.

Таблица Эффективность операций двусторонней очереди

Метод	Описание	Временная сложность
`push_first()`	Добавление элемента в голову очереди	`O(1)`
`push_last()`	Добавление элемента в хвост очереди	`O(1)`
`pop_first()`	Удаление элемента из головы очереди	`O(1)`
`pop_last()`	Удаление элемента из хвоста очереди	`O(1)`
`peek_first()`	Доступ к элементу в голове очереди	`O(1)`
`peek_last()`	Доступ к элементу в хвосте очереди	`O(1)`

Аналогично, можно использовать готовый класс двусторонней очереди в языке программирования:

=== "Python"

```python title="deque.py"
from collections import deque

# Инициализация двусторонней очереди
deq: deque[int] = deque()

# Добавление элемента в очередь
deq.append(2)      # Добавление в хвост
deq.append(5)
deq.append(4)
deq.appendleft(3)  # Добавление в голову
deq.appendleft(1)

# Доступ к элементам
front: int = deq[0]  # Элемент в голове очереди
rear: int = deq[-1]  # Элемент в хвосте очереди

# Удаление элементов из очереди
pop_front: int = deq.popleft()  # Удаление элемента из головы
pop_rear: int = deq.pop()       # Удаление элемента из хвоста

# Получение длины двусторонней очереди
size: int = len(deq)

# Проверка двусторонней очереди на пустоту
is_empty: bool = len(deq) == 0
```

=== "C++"

```cpp title="deque.cpp"
/* Инициализация двусторонней очереди */
deque<int> deque;

/* Добавление элемента в очередь */
deque.push_back(2);   // Добавление в хвост
deque.push_back(5);
deque.push_back(4);
deque.push_front(3);  // Добавление в голову
deque.push_front(1);

/* Доступ к элементам */
int front = deque.front(); // Элемент в голове очереди
int back = deque.back();   // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
deque.pop_front();  // Удаление элемента из головы
deque.pop_back();   // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.size();

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
bool empty = deque.empty();
```

=== "Java"

```java title="deque.java"
/* Инициализация двусторонней очереди */
Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();

/* Добавление элемента в очередь */
deque.offerLast(2);   // Добавление в хвост
deque.offerLast(5);
deque.offerLast(4);
deque.offerFirst(3);  // Добавление в голову
deque.offerFirst(1);

/* Доступ к элементам */
int peekFirst = deque.peekFirst();  // Элемент в голове очереди
int peekLast = deque.peekLast();    // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
int popFirst = deque.pollFirst();  // Удаление элемента из головы
int popLast = deque.pollLast();    // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.size();

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
boolean isEmpty = deque.isEmpty();
```

=== "C#"

```csharp title="deque.cs"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В C# связный список LinkedList используется как двусторонняя очередь
LinkedList<int> deque = new();

/* Добавление элемента в очередь */
deque.AddLast(2);   // Добавление в хвост
deque.AddLast(5);
deque.AddLast(4);
deque.AddFirst(3);  // Добавление в голову
deque.AddFirst(1);

/* Доступ к элементам */
int peekFirst = deque.First.Value;  // Элемент в голове очереди
int peekLast = deque.Last.Value;    // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
deque.RemoveFirst();  // Удаление элемента из головы
deque.RemoveLast();   // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.Count;

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
bool isEmpty = deque.Count == 0;
```

=== "Go"

```go title="deque_test.go"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В Go list используется как двусторонняя очередь
deque := list.New()

/* Добавление элемента в очередь */
deque.PushBack(2)      // Добавление в хвост
deque.PushBack(5)
deque.PushBack(4)
deque.PushFront(3)     // Добавление в голову
deque.PushFront(1)

/* Доступ к элементам */
front := deque.Front() // Элемент в голове очереди
rear := deque.Back()   // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
deque.Remove(front)    // Удаление элемента из головы
deque.Remove(rear)     // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
size := deque.Len()

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
isEmpty := deque.Len() == 0
```

=== "Swift"

```swift title="deque.swift"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В Swift нет встроенного класса двусторонней очереди, можно использовать Array
var deque: [Int] = []

/* Добавление элемента в очередь */
deque.append(2) // Добавление в хвост
deque.append(5)
deque.append(4)
deque.insert(3, at: 0) // Добавление в голову
deque.insert(1, at: 0)

/* Доступ к элементам */
let peekFirst = deque.first! // Элемент в голове очереди
let peekLast = deque.last! // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
// При использовании Array сложность popFirst составляет O(n)
let popFirst = deque.removeFirst() // Удаление элемента из головы
let popLast = deque.removeLast() // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
let size = deque.count

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
let isEmpty = deque.isEmpty
```

=== "JS"

```javascript title="deque.js"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В JavaScript нет встроенной двусторонней очереди, используется Array
const deque = [];

/* Добавление элемента в очередь */
deque.push(2);
deque.push(5);
deque.push(4);
// Обратите внимание: при использовании массива временная сложность unshift() составляет O(n)
deque.unshift(3);
deque.unshift(1);

/* Доступ к элементам */
const peekFirst = deque[0];
const peekLast = deque[deque.length - 1];

/* Удаление элементов из очереди */
// Обратите внимание: при использовании массива временная сложность shift() составляет O(n)
const popFront = deque.shift();
const popBack = deque.pop();

/* Получение длины двусторонней очереди */
const size = deque.length;

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
const isEmpty = size === 0;
```

=== "TS"

```typescript title="deque.ts"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В TypeScript нет встроенной двусторонней очереди, используется Array
const deque: number[] = [];

/* Добавление элемента в очередь */
deque.push(2);
deque.push(5);
deque.push(4);
// Обратите внимание: при использовании массива временная сложность unshift() составляет O(n)
deque.unshift(3);
deque.unshift(1);

/* Доступ к элементам */
const peekFirst: number = deque[0];
const peekLast: number = deque[deque.length - 1];

/* Удаление элементов из очереди */
// Обратите внимание: при использовании массива временная сложность shift() составляет O(n)
const popFront: number = deque.shift() as number;
const popBack: number = deque.pop() as number;

/* Получение длины двусторонней очереди */
const size: number = deque.length;

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
const isEmpty: boolean = size === 0;
```

=== "Dart"

```dart title="deque.dart"
/* Инициализация двусторонней очереди */
// В Dart Queue определяется как двусторонняя очередь
Queue<int> deque = Queue<int>();

/* Добавление элемента в очередь */
deque.addLast(2);  // Добавление в хвост
deque.addLast(5);
deque.addLast(4);
deque.addFirst(3); // Добавление в голову
deque.addFirst(1);

/* Доступ к элементам */
int peekFirst = deque.first; // Элемент в голове очереди
int peekLast = deque.last;   // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
int popFirst = deque.removeFirst(); // Удаление элемента из головы
int popLast = deque.removeLast();   // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
int size = deque.length;

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
bool isEmpty = deque.isEmpty;
```

=== "Rust"

```rust title="deque.rs"
/* Инициализация двусторонней очереди */
let mut deque: VecDeque<u32> = VecDeque::new();

/* Добавление элемента в очередь */
deque.push_back(2);  // Добавление в хвост
deque.push_back(5);
deque.push_back(4);
deque.push_front(3); // Добавление в голову
deque.push_front(1);

/* Доступ к элементам */
if let Some(front) = deque.front() { // Элемент в голове очереди
}
if let Some(rear) = deque.back() {   // Элемент в хвосте очереди
}

/* Удаление элементов из очереди */
if let Some(pop_front) = deque.pop_front() { // Удаление элемента из головы
}
if let Some(pop_rear) = deque.pop_back() {   // Удаление элемента из хвоста
}

/* Получение длины двусторонней очереди */
let size = deque.len();

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
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>()

/* Добавление элемента в очередь */
deque.offerLast(2)  // Добавление в хвост
deque.offerLast(5)
deque.offerLast(4)
deque.offerFirst(3) // Добавление в голову
deque.offerFirst(1)

/* Доступ к элементам */
val peekFirst = deque.peekFirst() // Элемент в голове очереди
val peekLast = deque.peekLast()   // Элемент в хвосте очереди

/* Удаление элементов из очереди */
val popFirst = deque.pollFirst() // Удаление элемента из головы
val popLast = deque.pollLast()   // Удаление элемента из хвоста

/* Получение длины двусторонней очереди */
val size = deque.size

/* Проверка двусторонней очереди на пустоту */
val isEmpty = deque.isEmpty()
```

=== "Ruby"

```ruby title="deque.rb"
# Инициализация двусторонней очереди
# В Ruby нет встроенной двусторонней очереди, используется Array
deque = []

# Добавление элемента в очередь
deque << 2
deque << 5
deque << 4
# Обратите внимание: при использовании массива временная сложность Array#unshift составляет O(n)
deque.unshift(3)
deque.unshift(1)

# Доступ к элементам
peek_first = deque.first
peek_last = deque.last

# Удаление элементов из очереди
# Обратите внимание: при использовании массива временная сложность Array#shift составляет O(n)
pop_front = deque.shift
pop_back = deque.pop

# Получение длины двусторонней очереди
size = deque.length

# Проверка двусторонней очереди на пустоту
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%B0%D1%86%D0%B8%D1%8F%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%20deq%20%3D%20deque%28%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%94%D0%BE%D0%B1%D0%B0%D0%B2%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%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%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B2%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%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%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B2%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%83%0A%20%20%20%20deq.appendleft%281%29%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%94%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,%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%94%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%D0%B0%D0%BC%0A%20%20%20%20front%20%3D%20deq%5B0%5D%20%20%23%20%D0%AD%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%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D0%B5%20front%20%3D%22,%20front%29%0A%20%20%20%20rear%20%3D%20deq%5B-1%5D%20%20%23%20%D0%AD%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%D0%AD%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%20rear%20%3D%22,%20rear%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%BE%D0%B2%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%A3%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%20%D0%B8%D0%B7%20%D0%B3%D0%BE%D0%BB%D0%BE%D0%B2%D1%8B%20%20pop_front%20%3D%22,%20pop_front%29%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%9F%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%20%D1%83%D0%B4%D0%B0%D0%BB%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%20deque%20%3D%22,%20deq%29%0A%20%20%20%20pop_rear%20%3D%20deq.pop%28%29%20%20%23%20%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%20%D0%B8%D0%B7%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%A3%D0%B4%D0%B0%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D1%8D%D0%BB%D0%B5%D0%BC%D0%B5%D0%BD%D1%82%D0%B0%20%D0%B8%D0%B7%20%D1%85%D0%B2%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B0%20%20pop_rear%20%3D%22,%20pop_rear%29%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%9F%D0%BE%D1%81%D0%BB%D0%B5%20%D1%83%D0%B4%D0%B0%D0%BB%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%20deque%20%3D%22,%20deq%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D0%BE%D0%BB%D1%83%D1%87%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%B4%D0%BB%D0%B8%D0%BD%D1%8B%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,%20size%29%0A%0A%20%20%20%20%23%20%D0%9F%D1%80%D0%BE%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%BA%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%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%BF%D1%83%D1%81%D1%82%D0%BE%D1%82%D1%83%0A%20%20%20%20is_empty%20%3D%20len%28deq%29%20%3D%3D%200%0A%20%20%20%20print%28%22%D0%94%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%D0%BF%D1%83%D1%81%D1%82%D0%B0%20%3D%22,%20is_empty%29&cumulative=false&curIn

21 KiB Raw Blame History Unescape Escape

Двусторонняя очередь

Основные операции с двусторонней очередью

21 KiB

Raw Blame History