hello-algo/chapter_stack_and_queue/deque.md

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# 5.3.   双向队列（Deque）

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。

![双向队列的操作](deque.assets/deque_operations.png)

<p align="center"> Fig. 双向队列的操作 </p>

## 5.3.1. &nbsp; 双向队列常用操作

双向队列的常用操作见下表，方法名需根据特定语言来确定。

<div class="center-table" markdown>

| 方法名        | 描述             | 时间复杂度 |
| ------------ | ---------------- | ---------- |
| pushFirst() | 将元素添加至队首 | $O(1)$     |
| pushLast()  | 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"

    ```javascript title="deque.js"
    /* 初始化双向队列 */
    // JavaScript 没有内置的双端队列，只能把 Array 当作双端队列来使用
    const deque = [];

    /* 元素入队 */
    deque.push(2);
    deque.push(5);
    deque.push(4);
    // 请注意，由于是数组，unshift() 方法的时间复杂度为 O(n)
    deque.unshift(3);
    deque.unshift(1);
    console.log("双向队列 deque = ", deque);

    /* 访问元素 */
    const peekFirst = deque[0];
    console.log("队首元素 peekFirst = " + peekFirst);
    const peekLast = deque[deque.length - 1];
    console.log("队尾元素 peekLast = " + peekLast);

    /* 元素出队 */
    // 请注意，由于是数组，shift() 方法的时间复杂度为 O(n)
    const popFront = deque.shift();
    console.log("队首出队元素 popFront = " + popFront + "，队首出队后 deque = " + deque);
    const popBack = deque.pop();
    console.log("队尾出队元素 popBack = " + popBack + "，队尾出队后 deque = " + deque);

    /* 获取双向队列的长度 */
    const size = deque.length;
    console.log("双向队列长度 size = " + size);

    /* 判断双向队列是否为空 */
    const isEmpty = size === 0;
    console.log("双向队列是否为空 = " + isEmpty);
    ```

=== "TypeScript"

    ```typescript title="deque.ts"
    /* 初始化双向队列 */
    // TypeScript 没有内置的双端队列，只能把 Array 当作双端队列来使用
    const deque: number[] = [];

    /* 元素入队 */
    deque.push(2);
    deque.push(5);
    deque.push(4);
    // 请注意，由于是数组，unshift() 方法的时间复杂度为 O(n)
    deque.unshift(3);
    deque.unshift(1);
    console.log("双向队列 deque = ", deque);

    /* 访问元素 */
    const peekFirst: number = deque[0];
    console.log("队首元素 peekFirst = " + peekFirst);
    const peekLast: number = deque[deque.length - 1];
    console.log("队尾元素 peekLast = " + peekLast);

    /* 元素出队 */
    // 请注意，由于是数组，shift() 方法的时间复杂度为 O(n)
    const popFront: number = deque.shift() as number;
    console.log("队首出队元素 popFront = " + popFront + "，队首出队后 deque = " + deque);
    const popBack: number = deque.pop() as number;
    console.log("队尾出队元素 popBack = " + popBack + "，队尾出队后 deque = " + deque);

    /* 获取双向队列的长度 */
    const size: number = deque.length;
    console.log("双向队列长度 size = " + size);

    /* 判断双向队列是否为空 */
    const isEmpty: boolean = size === 0;
    console.log("双向队列是否为空 = " + isEmpty);
    ```

=== "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
    ```

=== "Zig"

    ```zig title="deque.zig"

    ```

## 5.3.2. &nbsp; 双向队列实现 *

与队列类似，双向队列同样可以使用链表或数组来实现。

### 基于双向链表的实现

回忆上节内容，由于可以方便地删除链表头结点（对应出队操作），以及在链表尾结点后添加新结点（对应入队操作），因此我们使用普通单向链表来实现队列。

而双向队列的头部和尾部都可以执行入队与出队操作，换言之，双向队列的操作是“首尾对称”的，也需要实现另一个对称方向的操作。因此，双向队列需要使用「双向链表」来实现。

我们将双向链表的头结点和尾结点分别看作双向队列的队首和队尾，并且实现在两端都能添加与删除结点。

=== "LinkedListDeque"
    ![基于链表实现双向队列的入队出队操作](deque.assets/linkedlist_deque.png)

=== "pushLast()"
    ![linkedlist_deque_push_last](deque.assets/linkedlist_deque_push_last.png)

=== "pushFirst()"
    ![linkedlist_deque_push_first](deque.assets/linkedlist_deque_push_first.png)

=== "pollLast()"
    ![linkedlist_deque_poll_last](deque.assets/linkedlist_deque_poll_last.png)

=== "pollFirst()"
    ![linkedlist_deque_poll_first](deque.assets/linkedlist_deque_poll_first.png)

以下是具体实现代码。

=== "Java"

    ```java title="linkedlist_deque.java"
    /* 双向链表结点 */
    class ListNode {
        int val;       // 结点值
        ListNode next; // 后继结点引用（指针）
        ListNode prev; // 前驱结点引用（指针）
        ListNode(int val) {
            this.val = val;
            prev = next = null;
        }
    }

    /* 基于双向链表实现的双向队列 */
    class LinkedListDeque {
        private ListNode front, rear; // 头结点 front ，尾结点 rear
        private int size = 0;         // 双向队列的长度

        public LinkedListDeque() {
            front = rear = null;
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        public int size() {
            return size;
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        public boolean isEmpty() {
            return size() == 0;
        }

        /* 入队操作 */
        private void push(int num, boolean isFront) {
            ListNode node = new ListNode(num);
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if (isEmpty())
                front = rear = node;
            // 队首入队操作
            else if (isFront) {
                // 将 node 添加至链表头部
                front.prev = node;
                node.next = front;
                front = node; // 更新头结点
            // 队尾入队操作
            } else {
                // 将 node 添加至链表尾部
                rear.next = node;
                node.prev = rear;
                rear = node;  // 更新尾结点
            }
            size++; // 更新队列长度
        }

        /* 队首入队 */
        public void pushFirst(int num) {
            push(num, true);
        }

        /* 队尾入队 */
        public void pushLast(int num) {
            push(num, false);
        }

        /* 出队操作 */
        private Integer poll(boolean isFront) {
            // 若队列为空，直接返回 null
            if (isEmpty())
                return null;
            int val;
            // 队首出队操作
            if (isFront) {
                val = front.val; // 暂存头结点值
                // 删除头结点
                ListNode fNext = front.next;
                if (fNext != null) {
                    fNext.prev = null;
                    front.next = null;
                }
                front = fNext;   // 更新头结点
            // 队尾出队操作
            } else {
                val = rear.val;  // 暂存尾结点值
                // 删除尾结点
                ListNode rPrev = rear.prev;
                if (rPrev != null) {
                    rPrev.next = null;
                    rear.prev = null;
                }
                rear = rPrev;    // 更新尾结点
            }
            size--; // 更新队列长度
            return val;
        }

        /* 队首出队 */
        public Integer pollFirst() {
            return poll(true);
        }

        /* 队尾出队 */
        public Integer pollLast() {
            return poll(false);
        }

        /* 访问队首元素 */
        public Integer peekFirst() {
            return isEmpty() ? null : front.val;
        }

        /* 访问队尾元素 */
        public Integer peekLast() {
            return isEmpty() ? null : rear.val;
        }

        /* 返回数组用于打印 */
        public int[] toArray() {
            ListNode node = front;
            int[] res = new int[size()];
            for (int i = 0; i < res.length; i++) {
                res[i] = node.val;
                node = node.next;
            }
            return res;
        }
    }
    ```

=== "C++"

    ```cpp title="linkedlist_deque.cpp"

    ```

=== "Python"

    ```python title="linkedlist_deque.py"

    ```

=== "Go"

    ```go title="linkedlist_deque.go"

    ```

=== "JavaScript"

    ```javascript title="linkedlist_deque.js"
    /* 双向链表结点 */
    class ListNode {
        prev;   // 前驱结点引用 (指针)
        next;   // 后继结点引用 (指针)
        val;    // 结点值
        
        constructor(val) {
            this.val = val;
            this.next = null;
            this.prev = null;
        }
    }

    /* 基于双向链表实现的双向队列 */
    class LinkedListDeque {
        front;  // 头结点 front
        rear;   // 尾结点 rear
        len;    // 双向队列的长度

        constructor() {
            this.front = null;
            this.rear = null;
            this.len = 0;
        }

        /* 队尾入队操作 */
        pushLast(val) {
            const node = new ListNode(val);
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if (this.len === 0) {
                this.front = node;
                this.rear = node;
            } else {
                // 将 node 添加至链表尾部
                this.rear.next = node;
                node.prev = this.rear;
                this.rear = node; // 更新尾结点
            }
            this.len++;
        }

        /* 队首入队操作 */
        pushFirst(val) {
            const node = new ListNode(val);
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if (this.len === 0) {
                this.front = node;
                this.rear = node;
            } else {
                // 将 node 添加至链表头部
                this.front.prev = node;
                node.next = this.front;
                this.front = node; // 更新头结点
            }
            this.len++;
        }

        /* 队尾出队操作 */
        pollLast() {
            if (this.len === 0) {
                return null;
            }
            const value = this.rear.val; // 存储尾结点值
            // 删除尾结点
            let temp = this.rear.prev;
            if (temp !== null) {
                temp.next = null;
                this.rear.prev = null;
            }
            this.rear = temp;   // 更新尾结点
            this.len--;
            return value;
        }

        /* 队首出队操作 */
        pollFirst() {
            if (this.len === 0) {
                return null;
            }
            const value = this.front.val; // 存储尾结点值
            // 删除头结点
            let temp = this.front.next;
            if (temp !== null) {
                temp.prev = null;
                this.front.next = null;
            }
            this.front = temp;   // 更新头结点
            this.len--;
            return value;
        }

        /* 访问队尾元素 */
        peekLast() {
            return this.len === 0 ? null : this.rear.val;
        }

        /* 访问队首元素 */
        peekFirst() {
            return this.len === 0 ? null : this.front.val;
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        size() {
            return this.len;
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        isEmpty() {
            return this.len === 0;
        }

        /* 打印双向队列 */
        print() {
            const arr = [];
            let temp = this.front;
            while (temp !== null) {
                arr.push(temp.val);
                temp = temp.next;
            }
            console.log("[" + arr.join(", ") + "]");
        }
    }
    ```

=== "TypeScript"

    ```typescript title="linkedlist_deque.ts"
    /* 双向链表结点 */
    class ListNode {
        prev: ListNode;     // 前驱结点引用 (指针)
        next: ListNode;     // 后继结点引用 (指针)
        val: number;        // 结点值

        constructor(val: number) {
            this.val = val;
            this.next = null;
            this.prev = null;
        }
    }

    /* 基于双向链表实现的双向队列 */
    class LinkedListDeque {
        front: ListNode;    // 头结点 front
        rear: ListNode;     // 尾结点 rear
        len: number;        // 双向队列的长度

        constructor() {
            this.front = null;
            this.rear = null;
            this.len = 0;
        }
        
        /* 队尾入队操作 */
        pushLast(val: number): void {
            const node: ListNode = new ListNode(val);
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if (this.len === 0) {
                this.front = node;
                this.rear = node;
            } else {
                // 将 node 添加至链表尾部
                this.rear.next = node;
                node.prev = this.rear;
                this.rear = node; // 更新尾结点
            }
            this.len++;
        }

        /* 队首入队操作 */
        pushFirst(val: number): void {
            const node: ListNode = new ListNode(val);
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if (this.len === 0) {
                this.front = node;
                this.rear = node;
            } else {
                // 将 node 添加至链表头部
                this.front.prev = node;
                node.next = this.front;
                this.front = node; // 更新头结点
            }
            this.len++;
        }

        /* 队尾出队操作 */
        pollLast(): number {
            if (this.len === 0) {
                return null;
            }
            const value: number = this.rear.val; // 存储尾结点值
            // 删除尾结点
            let temp: ListNode = this.rear.prev;
            if (temp !== null) {
                temp.next = null;
                this.rear.prev = null;
            }
            this.rear = temp;   // 更新尾结点
            this.len--;
            return value;
        }

        /* 队首出队操作 */
        pollFirst(): number {
            if (this.len === 0) {
                return null;
            }
            const value: number = this.front.val; // 存储尾结点值
            // 删除头结点
            let temp: ListNode = this.front.next;
            if (temp !== null) {
                temp.prev = null;
                this.front.next = null;
            }
            this.front = temp;   // 更新头结点
            this.len--;
            return value;
        }

        /* 访问队尾元素 */
        peekLast(): number {
            return this.len === 0 ? null : this.rear.val;
        }

        /* 访问队首元素 */
        peekFirst(): number {
            return this.len === 0 ? null : this.front.val;
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        size(): number {
            return this.len;
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        isEmpty(): boolean {
            return this.len === 0;
        }

        /* 打印双向队列 */
        print(): void {
            const arr: number[] = [];
            let temp: ListNode = this.front;
            while (temp !== null) {
                arr.push(temp.val);
                temp = temp.next;
            }
            console.log("[" + arr.join(", ") + "]");
        }
    }
    ```

=== "C"

    ```c title="linkedlist_deque.c"

    ```

=== "C#"

    ```csharp title="linkedlist_deque.cs"
    [class]{ListNode}-[func]{}

    [class]{LinkedListDeque}-[func]{}
    ```

=== "Swift"

    ```swift title="linkedlist_deque.swift"
    /* 双向链表结点 */
    class ListNode {
        var val: Int // 结点值
        var next: ListNode? // 后继结点引用（指针）
        var prev: ListNode? // 前驱结点引用（指针）

        init(val: Int) {
            self.val = val
        }
    }

    /* 基于双向链表实现的双向队列 */
    class LinkedListDeque {
        private var front: ListNode? // 头结点 front
        private var rear: ListNode? // 尾结点 rear
        private var queSize: Int // 双向队列的长度

        init() {
            queSize = 0
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        func size() -> Int {
            queSize
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        func isEmpty() -> Bool {
            size() == 0
        }

        /* 入队操作 */
        private func push(num: Int, isFront: Bool) {
            let node = ListNode(val: num)
            // 若链表为空，则令 front, rear 都指向 node
            if isEmpty() {
                front = node
                rear = node
            }
            // 队首入队操作
            else if isFront {
                // 将 node 添加至链表头部
                front?.prev = node
                node.next = front
                front = node // 更新头结点
            }
            // 队尾入队操作
            else {
                // 将 node 添加至链表尾部
                rear?.next = node
                node.prev = rear
                rear = node // 更新尾结点
            }
            queSize += 1 // 更新队列长度
        }

        /* 队首入队 */
        func pushFirst(num: Int) {
            push(num: num, isFront: true)
        }

        /* 队尾入队 */
        func pushLast(num: Int) {
            push(num: num, isFront: false)
        }

        /* 出队操作 */
        private func poll(isFront: Bool) -> Int {
            if isEmpty() {
                fatalError("双向队列为空")
            }
            let val: Int
            // 队首出队操作
            if isFront {
                val = front!.val // 暂存头结点值
                // 删除头结点
                let fNext = front?.next
                if fNext != nil {
                    fNext?.prev = nil
                    front?.next = nil
                }
                front = fNext // 更新头结点
            }
            // 队尾出队操作
            else {
                val = rear!.val // 暂存尾结点值
                // 删除尾结点
                let rPrev = rear?.prev
                if rPrev != nil {
                    rPrev?.next = nil
                    rear?.prev = nil
                }
                rear = rPrev // 更新尾结点
            }
            queSize -= 1 // 更新队列长度
            return val
        }

        /* 队首出队 */
        func pollFirst() -> Int {
            poll(isFront: true)
        }

        /* 队尾出队 */
        func pollLast() -> Int {
            poll(isFront: false)
        }

        /* 访问队首元素 */
        func peekFirst() -> Int? {
            isEmpty() ? nil : front?.val
        }

        /* 访问队尾元素 */
        func peekLast() -> Int? {
            isEmpty() ? nil : rear?.val
        }

        /* 返回数组用于打印 */
        func toArray() -> [Int] {
            var node = front
            var res = Array(repeating: 0, count: size())
            for i in res.indices {
                res[i] = node!.val
                node = node?.next
            }
            return res
        }
    }
    ```

=== "Zig"

    ```zig title="linkedlist_deque.zig"

    ```

### 基于数组的实现

与基于数组实现队列类似，我们也可以使用环形数组来实现双向队列。在实现队列的基础上，增加实现“队首入队”和“队尾出队”方法即可。

=== "ArrayDeque"
    ![基于数组实现双向队列的入队出队操作](deque.assets/array_deque.png)

=== "pushLast()"
    ![array_deque_push_last](deque.assets/array_deque_push_last.png)

=== "pushFirst()"
    ![array_deque_push_first](deque.assets/array_deque_push_first.png)

=== "pollLast()"
    ![array_deque_poll_last](deque.assets/array_deque_poll_last.png)

=== "pollFirst()"
    ![array_deque_poll_first](deque.assets/array_deque_poll_first.png)

以下是具体实现代码。

=== "Java"

    ```java title="array_deque.java"
    /* 基于环形数组实现的双向队列 */
    class ArrayDeque {
        private int[] nums;  // 用于存储双向队列元素的数组
        private int front;   // 队首指针，指向队首元素
        private int queSize; // 双向队列长度

        /* 构造方法 */
        public ArrayDeque(int capacity) {
            this.nums = new int[capacity];
            front = queSize = 0;
        }

        /* 获取双向队列的容量 */
        public int capacity() {
            return nums.length;
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        public int size() {
            return queSize;
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        public boolean isEmpty() {
            return queSize == 0;
        }

        /* 计算环形数组索引 */
        private int index(int i) {
            // 通过取余操作实现数组首尾相连
            // 当 i 越过数组尾部后，回到头部
            // 当 i 越过数组头部后，回到尾部
            return (i + capacity()) % capacity();
        }

        /* 队首入队 */
        public void pushFirst(int num) {
            if (queSize == capacity()) {
                System.out.println("双向队列已满");
                return;
            }
            // 队首指针向左移动一位
            // 通过取余操作，实现 front 越过数组头部后回到尾部
            front = index(front - 1);
            // 将 num 添加至队首
            nums[front] = num;
            queSize++;
        }

        /* 队尾入队 */
        public void pushLast(int num) {
            if (queSize == capacity()) {
                System.out.println("双向队列已满");
                return;
            }
            // 计算尾指针，指向队尾索引 + 1
            int rear = index(front + queSize);
            // 将 num 添加至队尾
            nums[rear] = num;
            queSize++;
        }

        /* 队首出队 */
        public int pollFirst() {
            int num = peekFirst();
            // 队首指针向后移动一位
            front = index(front + 1);
            queSize--;
            return num;
        }

        /* 队尾出队 */
        public int pollLast() {
            int num = peekLast();
            queSize--;
            return num;
        }

        /* 访问队首元素 */
        public int peekFirst() {
            if (isEmpty())
                throw new EmptyStackException();
            return nums[front];
        }

        /* 访问队尾元素 */
        public int peekLast() {
            if (isEmpty())
                throw new EmptyStackException();
            // 计算尾元素索引
            int last = index(front + queSize - 1);
            return nums[last];
        }

        /* 返回数组用于打印 */
        public int[] toArray() {
            // 仅转换有效长度范围内的列表元素
            int[] res = new int[queSize];
            for (int i = 0, j = front; i < queSize; i++, j++) {
                res[i] = nums[index(j)];
            }
            return res;
        }
    }
    ```

=== "C++"

    ```cpp title="array_deque.cpp"

    ```

=== "Python"

    ```python title="array_deque.py"

    ```

=== "Go"

    ```go title="array_deque.go"

    ```

=== "JavaScript"

    ```js title="array_deque.js"

    ```

=== "TypeScript"

    ```typescript title="array_deque.ts"

    ```

=== "C"

    ```c title="array_deque.c"

    ```

=== "C#"

    ```csharp title="array_deque.cs"

    ```

=== "Swift"

    ```swift title="array_deque.swift"
    /* 基于环形数组实现的双向队列 */
    class ArrayDeque {
        private var nums: [Int] // 用于存储双向队列元素的数组
        private var front: Int // 队首指针，指向队首元素
        private var queSize: Int // 双向队列长度

        /* 构造方法 */
        init(capacity: Int) {
            nums = Array(repeating: 0, count: capacity)
            front = 0
            queSize = 0
        }

        /* 获取双向队列的容量 */
        func capacity() -> Int {
            nums.count
        }

        /* 获取双向队列的长度 */
        func size() -> Int {
            queSize
        }

        /* 判断双向队列是否为空 */
        func isEmpty() -> Bool {
            size() == 0
        }

        /* 计算环形数组索引 */
        private func index(i: Int) -> Int {
            // 通过取余操作实现数组首尾相连
            // 当 i 越过数组尾部后，回到头部
            // 当 i 越过数组头部后，回到尾部
            (i + capacity()) % capacity()
        }

        /* 队首入队 */
        func pushFirst(num: Int) {
            if size() == capacity() {
                print("双向队列已满")
                return
            }
            // 队首指针向左移动一位
            // 通过取余操作，实现 front 越过数组头部后回到尾部
            front = index(i: front - 1)
            // 将 num 添加至队首
            nums[front] = num
            queSize += 1
        }

        /* 队尾入队 */
        func pushLast(num: Int) {
            if size() == capacity() {
                print("双向队列已满")
                return
            }
            // 计算尾指针，指向队尾索引 + 1
            let rear = index(i: front + size())
            // 将 num 添加至队尾
            nums[rear] = num
            queSize += 1
        }

        /* 队首出队 */
        func pollFirst() -> Int {
            let num = peekFirst()
            // 队首指针向后移动一位
            front = index(i: front + 1)
            queSize -= 1
            return num
        }

        /* 队尾出队 */
        func pollLast() -> Int {
            let num = peekLast()
            queSize -= 1
            return num
        }

        /* 访问队首元素 */
        func peekFirst() -> Int {
            if isEmpty() {
                fatalError("双向队列为空")
            }
            return nums[front]
        }

        /* 访问队尾元素 */
        func peekLast() -> Int {
            if isEmpty() {
                fatalError("双向队列为空")
            }
            // 计算尾元素索引
            let last = index(i: front + size() - 1)
            return nums[last]
        }

        /* 返回数组用于打印 */
        func toArray() -> [Int] {
            // 仅转换有效长度范围内的列表元素
            var res = Array(repeating: 0, count: size())
            for (i, j) in sequence(first: (0, front), next: { $0 < self.size() - 1 ? ($0 + 1, $1 + 1) : nil }) {
                res[i] = nums[index(i: j)]
            }
            return res
        }
    }
    ```

=== "Zig"

    ```zig title="array_deque.zig"

    ```