跳跃表简介

跳跃表(skiplist)是一个有序的数据结构,它通过在每个节点维护不同层次指向后续节点的指针,以达到快速访问指定节点的目的。跳跃表在查找指定节点时,平均时间复杂度为,最坏时间复杂度为O(N)。

Redis使用跳跃表(skiplist)作为有序集合(zset)的底层实现之一。当有序集合的元素个数大于等于zset-max-ziplist-entries(默认为128个),或者每个元素成员的长度大于等于zset-max-ziplist-value(默认为64字节)的时候,使用跳跃表和哈希表作为有序集合的内部实现。

举个例子,我们使用zadd命令创建一个以跳跃表为实现的有序集合:

127.0.0.1:6379> zadd one-more-zset 1 long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange one-more-zset 0 -1
1) "long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long-long"
127.0.0.1:6379> object encoding one-more-zset
"skiplist"

跳跃表的实现

在Redis中的跳跃表是由zskiplist结构表示的,zskiplist结构包含由多个跳跃表节点组成的双向链表,每一个跳跃表节点都保存着元素成员和对应的分钟。下面我们一个一个地详细了解一下。

zskiplist结构

跳跃表是由zskiplist结构表示的,它包含以下几个属性:

  • header属性: 指向头部跳跃表节点的指针。
  • tail属性:指向尾部跳跃表节点的指针。
  • level属性:表示跳跃表中层数最大的节点的层数,表头节点的层数不计算在内。
  • length属性:表示跳跃表中的节点总数。

跳跃表节点的结构

跳跃表节点使用zskiplistNode结构表示,它包含以下几个属性:

  • level属性:表示层的数组,数组中每个项使用zskiplistLevel结构表示,它包含以下两个属性:
    • forward属性:指向位于表尾方向其他节点的指针。
    • span属性:当前节点到forward指向的节点跨越了多少个节点。
  • backward属性:指向当前节点的前一个节点的指针。
  • obj属性:指向元素成员的指针。
  • score属性:当前元素成员对应的分数。

图解跳跃表

说了这么多,都比较抽象不容易理解,我们来举个例子:

这就是一个跳跃表的内部结构,其中有4个元素,键分别是:万、猫、学、社。

为什么不使用平衡树?

跳跃表以有序的方式在层次化的链表中保存元素, 在大多数情况下,跳跃表的效率可以和平衡树媲美,查找、删除、添加等操作都可以在对数期望时间下完成, 并且比起平衡树来说, 跳跃表的实现要简单直观得多。所以在Redis中没有使用平衡树,而是使用了跳跃表。

作者 baiwangea

发表评论

您的电子邮箱地址不会被公开。