Pythondeque高效操作全解析

本文深入解析Python `collections`模块中`deque`（双端队列）的常用操作及其优势。`deque`特别适用于需要频繁在队列两端进行添加和删除操作的场景，相较于列表，在头部操作上拥有O(1)的时间复杂度，显著提升效率。文章详细介绍了如何创建`deque`对象，包括空队列的初始化、从可迭代对象构建以及设置最大长度。同时，详细讲解了`append`、`appendleft`、`pop`、`popleft`等基本操作，以及`extend`、`extendleft`、`rotate`、`clear`、`count`、`index`、`insert`等实用方法。此外，还探讨了`maxlen`参数在实现滑动窗口等应用中的巧妙用法。掌握`deque`的这些操作，能有效优化程序性能，尤其是在处理大量数据的场景下。

Python中的deque是collections模块提供的高效双端队列，适用于两端频繁添加和删除的场景。相比列表，其头部操作时间复杂度为O(1)。通过from collections import deque创建，可初始化为空或从可迭代对象构建，并支持设置最大长度。d.append(x)和d.appendleft(x)分别在右、左添加元素；d.pop()和d.popleft()移除并返回对应端元素，空时抛出IndexError。支持批量操作如d.extend()和d.extendleft()（后者插入顺序反转），还可通过d.rotate(n)旋转元素，正数向右、负数向左。d.clear()清空，d.count(x)统计，d.index(x)查找索引，d.insert(i, x)在指定位置插入（不推荐高频使用）。设maxlen后，超长时自动弹出对端元素，适合滑动窗口等应用。总体上，deque在两端操作性能优于list，能显著提升效率。

Python中的deque（双端队列）是collections模块提供的一个高效容器类型，特别适合在两端进行添加和删除操作。相比列表，它在头部插入或删除元素时性能更优，时间复杂度为O(1)。

创建 deque

导入collections模块后使用deque()构造函数创建：

from collections import deque
<h1>空的 deque</h1><p>d = deque()</p><h1>从可迭代对象初始化</h1><p>d = deque([1, 2, 3])</p><h1>指定最大长度（超出时自动弹出旧元素）</h1><p>d = deque(maxlen=5)</p>

基本添加操作

支持在左右两端添加元素：

• d.append(x)：在右侧添加元素x
• d.appendleft(x)：在左侧添加元素x

d = deque([2, 3])
d.append(4)        # deque([2, 3, 4])
d.appendleft(1)    # deque([1, 2, 3, 4])

删除与弹出元素

从两端移除元素并返回值：

• d.pop()：移除并返回最右边的元素
• d.popleft()：移除并返回最左边的元素

d = deque([1, 2, 3])
left = d.popleft()  # left=1, d=deque([2, 3])
right = d.pop()     # right=3, d=deque([2])

若deque为空，调用pop()会抛出IndexError。

其他常用操作

• d.extend(iterable)：在右侧批量添加
• d.extendleft(iterable)：在左侧批量添加（注意顺序反转）
• d.rotate(n)：将元素向右旋转n步，负数表示向左
• d.clear()：清空所有元素
• d.count(x)：统计x出现的次数
• d.index(x)：返回x第一次出现的索引（不存在时报错）
• d.insert(i, x)：在位置i插入x（不推荐频繁使用，影响性能）

d = deque([1, 2, 3])
d.extend([4, 5])           # deque([1, 2, 3, 4, 5])
d.extendleft([0, -1])      # deque([-1, 0, 1, 2, 3, 4, 5]) 注意顺序
d.rotate(2)                # deque([4, 5, -1, 0, 1, 2, 3])
d.rotate(-1)               # deque([5, -1, 0, 1, 2, 3, 4])

限制长度的 deque

设置maxlen后，当添加新元素导致超长时，对端元素会被自动弹出：

d = deque(maxlen=3)
d.append(1)
d.append(2)
d.append(3)
d.append(4)  # 自动弹出最左边的1
print(d)     # deque([2, 3, 4], maxlen=3)

这种特性非常适合实现滑动窗口、最近访问记录等场景。

基本上就这些。deque在需要频繁在两端操作数据时非常实用，比list更高效，合理使用能提升程序性能。

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