redis数据结构中跳跃表的示例分析

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跳跃表定义:

跳跃表（skiplist）是一种有序数据结构，它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。

跳跃表使用场景:

Redis使用跳跃表作为有序集合键的底层实现之一，如果一个有序集合包含的元素数量比较多，又或者有序集合中元素的成员（member）是比较长的字符串时，Redis就会使用跳跃表来作为有序集合键的底层实现, 和链表、字典等数据结构被广泛地应用在Redis内部不同，Redis只在两个地方用到了跳跃表，一个是实现有序集合键，另一个是在集群节点中用作内部数据结构，除此之外，跳跃表在Redis里面没有其他用途。

跳跃表构成:

Redis的跳跃表由redis.h/zskiplistNode和redis.h/zskiplist两个结构定义。

zskiplistNode结构用于表示跳跃表节点:

•层（level）：节点中用L1、L2、L3等字样标记节点的各个层，L1代表第一层，L2代表第二层，以此类推。每个层都带有两个属性：前进指针和跨度。前进指针用于访问位于表尾方向的其他节点，而跨度则记录了前进指针所指向节点和当前节点的距离。在上面的图片中，连线上带有数字的箭头就代表前进指针，而那个数字就是跨度。当程序从表头向表尾进行遍历时，访问会沿着层的前进指针进行。•后退（backward）指针：节点中用BW字样标记节点的后退指针，它指向位于当前节点的前一个节点。后退指针在程序从表尾向表头遍历时使用。•分值（score）：各个节点中的1.0、2.0和3.0是节点所保存的分值。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（obj）：各个节点中的o1、o2和o3是节点所保存的成员对象。

zskiplist结构:用于保存跳跃表节点的相关信息，比如节点的数量，以及指向表头节点和表尾节点的指针等等。

•header：指向跳跃表的表头节点。•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（表头节点的层数不计算在内）•length：记录跳跃表的长度，也即是，跳跃表目前包含节点的数量（表头节点不计算在内

跳跃表展示图:

zskiplistNod 结构详细介绍：

•结构定义：

跳跃表节点的level数组可以包含多个元素，每个元素都包含一个指向其他节点的指针，程序可以通过这些层来加快访问其他节点的速度，一般来说，层的数量越多，访问其他节点的速度就越快

查询遍历过程：

•1）迭代程序首先访问跳跃表的第一个节点（表头），然后从第四层的前进指针移动到表中的第二个节点。•2）在第二个节点时，程序沿着第二层的前进指针移动到表中的第三个节点。•3）在第三个节点时，程序同样沿着第二层的前进指针移动到表中的第四个节点。•4）当程序再次沿着第四个节点的前进指针移动时，它碰到一个NULL，程序知道这时已经到达了跳跃表的表尾，于是结束这次遍历。

举个查询例子：

假如要查询数值为3.0的位置，从头节点出发遍历到3.0, 沿途经历的层：查找的过程只经过了一个层，并且层的跨度为3，所以目标节点在跳跃表中的位置为3。是不是很快！