Redis内部数据结构-跳跃表

    今天学习了跳跃表，记录一下下~  

一、跳跃表简介

 

跳跃表是一种随机化数据结构，基于并联的链表，其效率可以比拟平衡二叉树，查找、删除、插入等操作都可以在对数期望时间内完成，对比平衡树，跳跃表的实现要简单直观很多。

以下是一个跳跃表的例图(来自维基百科)：

从图中可以看出跳跃表主要有以下几个部分构成：

1、  表头head：负责维护跳跃表的节点指针

2、  节点node：实际保存元素值，每个节点有一层或多层

3、  层level：保存着指向该层下一个节点的指针

4、  表尾tail：全部由null组成

跳跃表的遍历总是从高层开始，然后随着元素值范围的缩小，慢慢降低到低层。
 

用大白话来解释一下跳跃表:

如上图，

跳跃表在redis中主要是有序表的一种底层实现。对于普通链表的查找，即使有序，我们也不能使用二分法，需要从头开始，一个一个找，时间复杂度为O(n)。而对于跳跃表，从名字可以看出跳跃表的优势就在于可以跳跃。如何做到呢？在于其特殊的层设计。比如我们查找46，普通链表只能从头开始查找，比对-3,2,17...直到46，要比对7次。但是对于跳跃表，我们可以从最高层开始查找：

第一步：在L4层直接与55比对，发现大了，退回到第3层

第二步：在L3层与21比对，发现小了，继续往前比对55，发现大了，退回到第二层

第三步：在L2层与37比对，发现小了，往前，与55比对，发现大了，退回到第一层

第四步：在第1层，与46比对，查找成功。

共比对了6次，比普通链表只节省了一次，似乎没什么优势。但如果细想，当链表比较长的时候，在高层查找时，跳过的元素数量将相当可观，提速的效果将非常明显。比如如果元素在55之后，在L4层，我们直接就跳过了7个元素，这是非常大的进步。

 

    跳跃表(Skiplist)是一种随机化数据结构，它在查找、插入、删除等操作的期望时间复杂度都能达到对数级，并且编码相对简单许多，跳跃表目前是Redis中用于存储有序集合的底层数据结构，另外可以存储有序集的数据结构是字典，Redis中还有一种底层数据结构intset可以用来存储有序整数集。

    Redis作者通过对原有的跳跃表进行修改，包括span的设计、score值可以重复、添加tail与backward指针等，从而实现了排序功能，从尾至头反向遍历的功能等。