中间插入向量与双端队列答案

【问题标题】：Vector vs Deque insertion in middle中间插入向量与双端队列
【发布时间】：2012-09-07 17:55:32
【问题描述】：

我知道 deque 在插入位于前端或末尾时比 vector 更有效，如果我们必须进行指针运算，则 vector 更好。但是当我们必须在中间执行插入时使用哪一个。？为什么。？

【问题讨论】：

双端队列的效率可能不会更高，尤其是在元素数量很少的情况下。
对于相对较小的廉价复制对象集合，vector 胜过其他容器，无论操作如何。（我测量了 vector<char> 与 deque<char> 的最大 12 个字符的 FIFO，虽然 deque 针对这种利用率进行了优化，vector 在我测试的机器上明显更快。）
只是一个细微差别：我觉得奇怪的是，双端队列允许在中间进行排队操作......队列的最严格实现只允许插入到后面并在后面移除前面。

【解决方案1】：

std::deque 可以在大型容器中表现更好，因为它通常实现为连续数据块的链接序列，而不是 std::vector 中使用的单个块。因此，中间的插入将导致更少的数据从一个地方复制到另一个地方，并可能减少重新分配。

当然，这是否重要取决于容器的大小和复制所存储元素的成本。使用 C++11 移动语义，后者的成本不太重要。但归根结底，了解的唯一方法是使用实际应用程序进行分析。

【讨论】：

我同意，但需要注意的是，第 1 段中的连续数据块是逻辑的，而不是物理的。 OP 应该更多地研究物理布局，以充分了解中间插入的后果
正如我在对 Doug T. 的回答的评论中指出的那样，这是错误的。如果您在接近开头的位置插入，deque可以选择仅移动插入之前的元素，因此移动小于vector。我不知道是否有任何实现实际上这样做了，无论如何，它必须在插入的一侧移动 all 元素，无论是之前还是之后。
@JamesKanze 也许我的回答很糟糕。我对你说的没有异议。我的观点是，对于“双端队列”，要移动的所有元素比对于“向量”的数字更小。

【解决方案2】：

您可能认为deque 具有优势，因为它将数据分成块存储。然而，在恒定时间内实现operator[] 需要所有这些块的大小相同。在中间插入或删除元素仍然需要移动一侧或另一侧的所有值，与vector 相同。由于vector 更简单并且具有更好的缓存局部性，因此它应该领先。

【讨论】：

【解决方案3】：

标准库容器的选择标准是，您选择容器取决于：

如果您想在中间执行大量插入，最好使用std::list。

如果只是在std::deque 和std::vector 之间进行选择，那么需要考虑许多因素：

通常，在 deque 访问元素的情况下还有一种间接方式，因此 element 双端队列的访问和迭代器移动通常会慢一些。
在对内存块有大小限制的系统中，双端队列可能包含更多元素，因为它使用了多个内存块。因此，max_size() 对于双端队列可能更大。
双端队列不支持控制容量和重新分配的时刻。在特别是除开头或结尾之外的任何元素的插入或删除使引用双端队列元素的所有指针、引用和迭代器无效。但是，重新分配可能比向量执行得更好，因为根据它们的典型的内部结构，双端队列不必在重新分配时复制所有元素。
内存块在不再使用时可能会被释放，因此双端队列可能会缩小（这不是标准强加的条件，但大多数实现都会这样做）

【讨论】：

这并不像看起来那么明显。在现代架构上，std::list 的效率非常低，一般来说，因为它的局部性很差，如果内容复制起来很便宜，尽管复制，插入到vector 的中间会更快。跨度>
另外，deque 的内部结构确实要求它复制插入至少一侧的所有元素，如果插入不在末尾。（更一般地说，vector 需要在插入之后移动所有元素，deque 需要移动之后的所有元素或之前的所有元素。）

【解决方案4】：

双端队列仍然会更有效率，因为它不必在每次插入元素时移动数组的一半。

当然，这只有在您考虑大量元素时才真正重要，甚至建议您运行基准测试并查看哪个在您的特定情况下效果更好。请记住premature optimization is the root of all evil。

【讨论】：