【Redis深入学习】最通俗的语言讲解跳跃表

最新推荐文章于 2024-11-17 18:28:38 发布

蛙广志

最新推荐文章于 2024-11-17 18:28:38 发布

阅读量559

点赞数 22

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏： Redis 文章标签：新星计划数据结构

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/CPrimer0/article/details/117277920

Redis 专栏收录该内容

4 篇文章

订阅专栏

本文深入浅出地介绍了跳跃表这一高效的数据结构，它是Redis中Zset的底层实现之一。跳跃表通过多层链表实现快速查找，平均时间复杂度为O(logn)。文章通过公交线路的比喻解释了跳跃表的工作原理，并详细阐述了查找、插入、删除和更新节点的过程。此外，还介绍了Redis中跳跃表的节点结构和随机造层策略，帮助读者全面掌握跳跃表的精髓。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

写在前面：
关于跳跃表网上的博客抄来抄去大差不差，博主用最通俗的语言给你讲懂

跳跃表是一种有序的数据结构，说到有序，我们很快能想到Redis的五大基本类型之一——Zset的底层数据结构之一，跳跃表的出现就是为了解决在有序表中增删改查的效率问题，跳跃表支持平均o(logn)最坏o(n)的查找复杂度，大部分情况下和红黑树的效率几乎可以媲美，那为什么不用红黑树呢？

有段子说作者不会红黑树，哈哈哈哈，maybe
在这里插入图片描述

深度剖析跳跃表

壹:先通俗地了解什么是跳跃表

这里，结合生活中的栗子给你来通俗地讲解什么是跳跃表：

在我生活的城市，有那么一条公交线，站间隔短，站总数过多，导致每次坐这班车至少一个半小时，心想太慢了
在这里插入图片描述当然公交公司也注意到了这个问题，为了缓解交通压力，在原本的线路上出了特快专业，加大了站间隔，减少了站总数，大大缩短了通行时间
现在来看，假如我想到S5站，先做快车到紫荆山，然后做慢车到S5站，所以灵感来自于生活，跳跃表就是这么个原理，只是跳跃表相对更加复杂，可以有多层线路，下面让我们深入跳跃表

贰：跳跃表两大结构定义

zskiplist:一个是用于统计跳跃表整体信息的节点，存储了最底层链表的头节点，尾节点，整个跳跃表的最大层数，以及最底层链表节点的个数

typedef struct zskiplist {
    struct zskiplistNode *header, *tail;
    unsigned long length;
    int level;
} zskiplist;

zskiplistNode:用于存储节点信息，高层是单向链表，所以高层包括前进指针和跨度，由于底层是双向链表所以还有后指针，以及分值，存储的成员对象

typedef struct zskiplistNode {
    robj ele;
    double score;
    // 后退指针
    struct zskiplistNode *backward;
    // 层，最多32层
    struct zskiplistLevel {
        // 前进指针
        struct zskiplistNode *forward;
        /**
         * 跨度实际上是用来计算元素排名(rank)的，
         * 在查找某个节点的过程中，将沿途访过的所有层的跨度累积起来，
         * 得到的结果就是目标节点在跳跃表中的排位
         */
        unsigned long span;
    } level[];
} zskiplistNode;

一张图带你了解两个结构的具体含义

在这里插入图片描述
如图所示，头节点是哨兵节点只存储层级信息，不存储具体的信息，最底层是双向链表，上层是单向链表，我相信这张图清晰明了，你绝对能看明白

叁：查找节点流程

在这里插入图片描述假如我们想要查找分支为71的节点

从最顶层开始比较，发现71>12,向后比较发现71>64,继续向后发现71<96
此时向下层寻找，发现71<82
继续向下层寻找，最终找到71

肆：插入流程

在这里插入图片描述
假设我们想插入78

首先找到插入位置，和上述步骤相同，然后插入节点，连接前后指针
随机造层:如果我们在底层插入了大量的节点，查找效率就会逐渐降低，所以为新插入的节点我们要进行造层，怎么造呢？完全随机，层高都是1至32的随机数

int zslRandomLevel(void) {
    int level = 1;
    while ((random()&0xFFFF) < (ZSKIPLIST_P * 0xFFFF))
        level += 1;
    return (level<ZSKIPLIST_MAXLEVEL) ? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
}