Deque

Diagramma UML di una deque

In informatica, una deque (solitamente pronunciato come deck, è l'abbreviazione di double-ended queue, cioè coda doppia) è una struttura dati astratta simile a una lista, anche chiamata lista concatenata testa-coda in quanto gli elementi possono essere aggiunti o rimossi solamente dalla testa o dalla coda.

Convenzioni sul nome

La deque viene a volte scritta dequeue, ma questa pratica è generalmente scoraggiata nella letteratura tecnica poiché dequeue è anche un verbo inglese che significa "rimuovere da una coda". Nonostante ciò, alcuni autori come Alfred Aho, John Hopcroft, e Jeffrey Ullman nel loro libro Data Structures and Algorithms, adoperano la parola dequeue. Inoltre, per indicare una deque vengono usati anche DEQ e DQ.

Distinzioni e sotto-tipi

Questa struttura dati differisce da una normale coda FIFO nella quale gli elementi possono essere aggiunti solo da una parte e rimossi dell'altra. Alcuni dei possibili sotto-tipi di questa struttura dati sono:

• Una deque a input ristretto è una deque nella quale le rimozioni possono avvenire su entrambi i lati, e gli inserimenti da uno solo.
• Una deque a output ristretto è una deque nella quale gli inserimenti possono avvenire su entrambi i lati, e le rimozioni da uno solo.

Entrambe le strutture dati più comuni e fondamentali dell'informatica, la coda e lo stack possono essere considerate particolari deque, e sono quindi implementabili usando una deque.

Operazioni

Una deque supporta le seguenti operazioni:

Operazione	Ada	C++	Java	JavaScript	Perl	PHP	Python	Ruby
Inserisci elemento come ultimo	Append	push_back	offerLast	push	push	array_push	append	push
Inserisci elemento come primo	Prepend	push_front	offerFirst	unshift	unshift	array_unshift	appendleft	unshift
Rimuovi ultimo elemento	Delete_Last	pop_back	pollLast	pop	pop	array_pop	pop	pop
Rimuovi primo elemento	Delete_First	pop_front	pollFirst	shift	shift	array_shift	popleft	shift
Esamina ultimo elemento	Last_Element	back	peekLast	<obj>[<obj>.length - 1]	$_[-1]	end	<obj>[-1]	last
Esamina primo elemento	First_Element	front	peekFirst	<obj>[0]	$_[0]	reset	<obj>[0]	first

Implementazioni

Esistono almeno due modi di implementare efficientemente una deque: attraverso un array dinamico modificato o tramite una lista doppiamente concatenata.

Implementazione tramite array dinamico

La deque viene spesso implementata usando una variante dell'array dinamico che può accrescere la sua capienza da entrambi i lati e che viene anche chiamato deque array. Essi hanno tutte le proprietà degli array dinamici, come tempo costante di accesso arbitrario, buona località, e inserimenti e rimozioni al centro inefficienti con l'aggiunta di inserimenti e rimozioni con tempo ammortizzato costante da entrambi i lati, invece che da un lato solo. Due implementazioni comuni sono:

• Memorizzare il contenuto della deque in un array circolare ridimensionandolo solo quando è completamente pieno.
• Memorizzare il contenuto della deque a partire dal centro dell'array sottostante e ridimensionarlo quando una delle due estremità viene raggiunta. Questo approccio può richiedere ridimensionamenti più frequenti e spreca più spazio, in particolare quando gli elementi vengono aggiunti da una parte sola.

Supporto nei linguaggi

La libreria C++ Standard Template Library offre la classe std::deque e la classe std::list per l'implementazione degli array dinamici e della lista concatenata rispettivamente.

Java 6 offre una nuova interfaccia Deque che permette l'inserimento e la rimozione su entrambi i lati. È implementata da classi come ArrayDeque (anch'essa introdotta in Java 6) e LinkedList che forniscono le implementazioni dell'array dinamico e della lista concatenata rispettivamente.

Python 2.4 ha introdotto il modulo collections col supporto per gli oggetti deque.

In PHP 5.3, l'estensione SPL contiene la classe SplDoublyLinkedList che può essere usata per l'implementazione di una deque.

Complessità

• In un'implementazione con lista doppiamente concatenata, la complessità di ogni operazione elencata sopra è indicata con la notazione O-grande $O(1)$.
• In un array dinamico, la complessità temporale di tutte le operazioni è $O(1)$.

Bibliografia

• (EN) Donald Ervin Knuth, The art of computer programming, 3ª ed., Addison-Wesley, 1997, pp. pp. 238–243, ISBN 978-0-201-89683-1.

Voci correlate

• Array
• Lista concatenata
• Coda (informatica)
• Pila (informatica)

Collegamenti esterni

• (EN) Denis Howe, double-ended queue, in Free On-line Dictionary of Computing. Disponibile con licenza GFDL
• SGI STL Documentation: deque<T, Alloc>, su sgi.com. URL consultato il 30 aprile 2019 (archiviato dall'url originale il 29 dicembre 2017).
• Code Project: An In-Depth Study of the STL Deque Container, su codeproject.com. URL consultato l'11 marzo 2009 (archiviato dall'url originale il 30 agosto 2008).
• Diagram of a typical STL deque implementation, su pages.cpsc.ucalgary.ca.
• deque implementation in flash actionscript 3 open source library, su dpdk.nl. URL consultato l'11 marzo 2009 (archiviato dall'url originale il 24 luglio 2011).