跳跃表
- 跳跃表示一种有序数据结构,通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针,从而达到快速访问节点的目的。
- 跳跃表支持平均O(logN),最坏O(N)复杂度的节点查找,还可以通过顺序性操作来批量处理节点。
- Redis使用跳跃表作为有序集合键的底层实现之一,满足下面条件之一,就会使用跳跃表实现有序集合键
- 有序集合包含的元素数量比较多
- 有序集合的中的元素的成员是比较长的字符串
- Redis在两个地方用到跳跃表
- 有序集合键
- 集群节点中用作内部数据结构
1 实现
- Redis的跳跃表由redis.h/zskiplistNode和redis.h/zskiplist两个结构定义,zskiplistNode是跳跃表节点,zskiplist结构则用于保存跳跃表节点的信息。
- 结构图
- header:跳跃表的表头节点
- tail:指向跳跃表的表尾节点
- level:记录目前跳跃表内,层数最大的那个节点的层数
- length:记录跳跃表的长度,即,跳跃表目前包含节点的数量(表头节点不计算在内)
- 图中有四个zskiplistNode节点,包含以下属性
- 层:L1,L2,L3都是层,每层有两个属性:前进指针和跨度
- 后退指针:用于从表尾向表头遍历时使用
- 分值:各个节点所保存的分值。在跳跃表中,节点按各自所保存的分值从小到大排列
- 成员对象:各个节点中的o1,o2,o3是节点所保存的成员对象
- 表头节点也都有这些特点,在图中为了简化,省略了这些部分
2 具体细节
2.1 跳跃表
- 可以由几个跳跃表节点就可以组成跳跃表
- zskiplist结构的定义
typedef struct zskiplist{
//表头节点和表尾节点
struct zskiplistNode *header,*tail;
//表中节点的数量
unsigned long length;
//表中层数最大的节点的层数
int level;
}zskiplist;
- 示意图

- 优势
- 获取头结点和尾节点的时间复杂度为O(1)
- 获取跳跃表中的最大的那个节点的层数的时间复杂度为O(1),表头节点不计算在内
2.2 跳跃表节点
typedef struct zskiplistNode{
//层
struct zskiplistLevel{
//前进指针
struct zskiplistNode * forward;
//跨度
unsigned int span;
} level [];
//后退指针
struct zskiplistNode *backward;
//分值
double score;
//成员对象
robj *obj;
} zskiplistNode;
- 层
- 在创建节点时,会随机生成一个介于1和32之间的值作为level数组的大小,这个大小就是层的“高度”
- 前进指针
- 每个层都有一个指向表尾方向的前进指针,用于从表头向表尾方向访问节点
- 跨度
- 层的跨度用于记录两个节点之间的距离
- 两个节点之间的跨度越大,它们相距得就越远
- 指向Null的所有前进指针都为0
- 用来计算排位的
- 后退指针
- 分值和成员
- 节点的分值是一个double类型的浮点数,跳跃表中的 所有节点都是按分值从小到大来排序
- 节点的成员对象是一个指针,指向一个字符串对象,而字符串对象则保存着一个SDS值