关于vector、queue、list哪边是front、哪边是back，增加、删除元素操作

news2025/5/26 0:34:37

容器的 front、back 及操作方向

1.1vector（动态数组）

结构：连续内存块，支持快速随机访问。
操作方向：
front：第一个元素（索引 0）。
back：最后一个元素（索引 size() - 1）。
push_back()：在尾部插入元素。
pop_back()：从尾部删除元素。
不支持头部操作（如 push_front() 或 pop_front()）。

#include <vector>
vector<int> v = {10, 20, 30};

v.push_back(40);  // 尾部插入 → [10,20,30,40]
v.pop_back();     // 尾部删除 → [10,20,30]

/*图示如下
      入队方向 →→→→→→→→→→
front → [10][20][30] ← back
           ↑     ↑
       push_back/pop_back
     出队方向←←←←←←←←←←←
*/

1.2queue（队列，FIFO）

结构：默认基于 deque 实现的容器适配器，严格遵循先进先出。
操作方向：
front：队列头部（最早插入的元素）。
back：队列尾部（最新插入的元素）。
push()：在尾部插入元素。
pop()：从头部删除元素。

#include <queue>
queue<int> q;

q.push(10);  // 队列 → [10]
q.push(20);  // 队列 → [10,20]
q.pop();     // 删除头部 → [20]
/*图示如下
      入队方向 →→→→→→→→→→
     [10][20][30][40][50]
      ↑               ↑
    front           back
出队方向 →→→→→→→→→→
*/

1.3list（双向链表）

结构：由双向链表节点构成，每个节点包含前后指针。
操作方向：
front：链表头部（第一个节点）。
back：链表尾部（最后一个节点）。
push_front()：在头部插入元素。
push_back()：在尾部插入元素。
pop_front()：删除头部元素。
pop_back()：删除尾部元素。

#include <list>
list<int> lst = {20, 30};

lst.push_front(10);  // 头部插入 → [10,20,30]
lst.push_back(40);   // 尾部插入 → [10,20,30,40]
lst.pop_front();     // 删除头部 → [20,30,40]
lst.pop_back();      // 删除尾部 → [20,30]
/*图示如下
front → [10] <-> [20] <-> [30] ← back
         ↑                     ↑
   push_front/pop_front  push_back/pop_back
*/

堆（Heap）和栈（Stack）的底层实现

2.1 内存中的堆和栈

堆（Heap）：动态分配的内存区域，由程序员手动管理（new/malloc）。
底层实现：由操作系统内存管理器通过复杂数据结构（如空闲链表、内存池）管理，与容器无关。
栈（Stack）：函数调用时的自动内存区域，存储局部变量和函数参数。
底层实现：由编译器通过调整栈指针（SP）直接管理，内存分配高效且严格遵循LIFO。