跳表(Skiplist)

跳表是一种随机化的高效数据结构,查找效率与红黑树相当,平均时间复杂度为O(log n)。它通过在有序链表上增加多层跳跃链接,使查找能够快速跳过部分元素。插入和删除操作与链表类似,但需处理多层结构。跳表在实际应用中表现出良好的性能,虽然无法保证最坏情况下的性能,但实现简单。

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跳表是一种随机化的数据结构,基于并联的链表,它的查找效率可以红黑树相提并论(对于大多数操作需要O(log n)平均时间)。基本上,跳表是对有序的链表增加上附加的前进链接,增加十一随机化的方式进行的,所以在链表中的查找可以快速的跳过一部分链表,因此得名。所有操作都以对数的随机化时间进行。具体见图例

跳表

定义

从上面的图中我们可以看出,跳表主要由以下的几个部分来组成:

  • 表头(head):负责维护跳跃表的节点指针。
  • 跳跃表节点:保存元素值,以及多个层。
  • 层:保存着指向其他元素的指针。高层的指针越过的元素数量大于底层的指针,为了提高查找效率,程序总是从高层开始查找,然后随着元素值范围的缩小,慢慢层次降低。
  • 表尾:全部由NULL组成,表示跳表已经到了末尾。

正是由于跳表这样的定义,它具有下面的几个特征:

  1. 一个跳表应该有几层组成。
  2. 跳表的最底层(也就是第一层)包含所有的元素。
  3. 每一层都是一个有序的链表。
  4. 如果元素x出现在滴i层,则所有比i小的层都包含x

具体的描述

既然已经大致的介绍的跳表是一个什么鬼,那么下一步我们看一看它到底怎么使得查找效率和红黑树一样的。

从上面我们知道跳表是按照层来建造的,底层就是一个普通的有序链表。每个更高层都充当下面链表的『快速跑道』,这里在第i层中元素按照某个固定的概率p(通常为0.5或者0.25)出现在第i+1层中,平均起来,每个元素都在1/(1-p)个链表中出现,而最高层的

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