hello-algo/docs/chapter_stack_and_queue/deque.md

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# 双向队列

对于队列，我们只能在头部删除或在尾部添加元素，而「双向队列 Deque」更加灵活，在其头部和尾部都能执行元素添加或删除操作。

![deque_operations](deque.assets/deque_operations.png)

<p align="center"> Fig. 双向队列的操作 </p>

## 双向队列常用操作

双向队列的常用操作见下表（方法命名以 Java 为例）。

<p align="center"> Table. 双向队列的常用操作 </p>

<div class="center-table" markdown>

| 方法         | 描述             | 时间复杂度 |
| ------------ | ---------------- | ---------- |
| offerFirst() | 将元素添加至队首 | $O(1)$     |
| offerLast()  | 将元素添加至队尾 | $O(1)$     |
| pollFirst()  | 删除队首元素     | $O(1)$     |
| pollLast()   | 删除队尾元素     | $O(1)$     |
| peekFirst()  | 访问队首元素     | $O(1)$     |
| peekLast()   | 访问队尾元素     | $O(1)$     |
| size()       | 获取队列的长度   | $O(1)$     |
| isEmpty()    | 判断队列是否为空 | $O(1)$     |

</div>

相同地，我们可以直接使用编程语言实现好的双向队列类。

=== "Java"

    ```java title="deque.java"
    /* 初始化双向队列 */
    Deque<Integer> deque = new LinkedList<>();
    
    /* 元素入队 */
    deque.offerLast(2);   // 添加至队尾
    deque.offerLast(5);
    deque.offerLast(4);
    deque.offerFirst(3);  // 添加至队首
    deque.offerFirst(1);
    
    /* 访问元素 */
    int peekFirst = deque.peekFirst();  // 队首元素
    int peekLast = deque.peekLast();    // 队尾元素
    
    /* 元素出队 */
    int pollFirst = deque.pollFirst();  // 队首元素出队
    int pollLast = deque.pollLast();    // 队尾元素出队
    
    /* 获取双向队列的长度 */
    int size = deque.size();
    
    /* 判断双向队列是否为空 */
    boolean isEmpty = deque.isEmpty();
    ```

=== "C++"

    ```cpp title="deque.cpp"
    /* 初始化双向队列 */
    deque<int> deque;
    
    /* 元素入队 */
    deque.push_back(2);   // 添加至队尾
    deque.push_back(5);
    deque.push_back(4);
    deque.push_front(3);  // 添加至队首
    deque.push_front(1);
    
    /* 访问元素 */
    int front = deque.front(); // 队首元素
    int back = deque.back();   // 队尾元素
    
    /* 元素出队 */
    deque.pop_front();  // 队首元素出队
    deque.pop_back();   // 队尾元素出队
    
    /* 获取双向队列的长度 */
    int size = deque.size();
    
    /* 判断双向队列是否为空 */
    bool empty = deque.empty();
    ```

=== "Python"

    ```python title="deque.py"
    """ 初始化双向队列 """
    duque = deque()
    
    """ 元素入队 """
    duque.append(2)      # 添加至队尾
    duque.append(5)
    duque.append(4)
    duque.appendleft(3)  # 添加至队首
    duque.appendleft(1)
    
    """ 访问元素 """
    front = duque[0]  # 队首元素
    rear = duque[-1]  # 队尾元素
    
    """ 元素出队 """
    pop_front = duque.popleft()  # 队首元素出队
    pop_rear = duque.pop()       # 队尾元素出队
    
    """ 获取双向队列的长度 """
    size = len(duque)
    
    """ 判断双向队列是否为空 """
    is_empty = len(duque) == 0
    ```

=== "Go"

    ```go title="deque_test.go"
    /* 初始化双向队列 */
    // 在 Go 中，将 list 作为双向队列使用
    deque := list.New()
    
    /* 元素入队 */
    deque.PushBack(2)      // 添加至队尾
    deque.PushBack(5)
    deque.PushBack(4)
    deque.PushFront(3)     // 添加至队首
    deque.PushFront(1)
    
    /* 访问元素 */
    front := deque.Front() // 队首元素
    rear := deque.Back()   // 队尾元素
    
    /* 元素出队 */
    deque.Remove(front)    // 队首元素出队
    deque.Remove(rear)     // 队尾元素出队
    
    /* 获取双向队列的长度 */
    size := deque.Len()
    
    /* 判断双向队列是否为空 */
    isEmpty := deque.Len() == 0
    ```

=== "JavaScript"

    ```js title="deque.js"
    
    ```

=== "TypeScript"

    ```typescript title="deque.ts"
    
    ```

=== "C"

    ```c title="deque.c"
    
    ```

=== "C#"

    ```csharp title="deque.cs"
    /* 初始化双向队列 */
    // 在 C# 中，将链表 LinkedList 看作双向队列来使用
    LinkedList<int> deque = new LinkedList<int>();
    
    /* 元素入队 */
    deque.AddLast(2);   // 添加至队尾
    deque.AddLast(5);
    deque.AddLast(4);
    deque.AddFirst(3);  // 添加至队首
    deque.AddFirst(1);
    
    /* 访问元素 */
    int peekFirst = deque.First.Value;  // 队首元素
    int peekLast = deque.Last.Value;    // 队尾元素
    
    /* 元素出队 */
    deque.RemoveFirst();  // 队首元素出队
    deque.RemoveLast();   // 队尾元素出队
    
    /* 获取双向队列的长度 */
    int size = deque.Count;
    
    /* 判断双向队列是否为空 */
    bool isEmpty = deque.Count == 0;
    ```

=== "Swift"

    ```swift title="deque.swift"
    /* 初始化双向队列 */
    // Swift 没有内置的双向队列类，可以把 Array 当作双向队列来使用
    var deque: [Int] = []

    /* 元素入队 */
    deque.append(2) // 添加至队尾
    deque.append(5)
    deque.append(4)
    deque.insert(3, at: 0) // 添加至队首
    deque.insert(1, at: 0)

    /* 访问元素 */
    let peekFirst = deque.first! // 队首元素
    let peekLast = deque.last! // 队尾元素

    /* 元素出队 */
    // 使用 Array 模拟时 pollFirst 的复杂度为 O(n)
    let pollFirst = deque.removeFirst() // 队首元素出队
    let pollLast = deque.removeLast() // 队尾元素出队

    /* 获取双向队列的长度 */
    let size = deque.count

    /* 判断双向队列是否为空 */
    let isEmpty = deque.isEmpty
    ```