python实现跳表SkipList的示例代码

跳表

跳表，又叫做跳跃表、跳跃列表，在有序链表的基础上增加了“跳跃”的功能，由William Pugh于1990年发布，设计的初衷是为了取代平衡树（比如红黑树）。
Redis、LevelDB 都是著名的 Key-Value 数据库，而Redis中 的 SortedSet、LevelDB 中的 MemTable 都用到了跳表。
对比平衡树，跳表的实现和维护会更加简单，跳表的搜索、删除、添加的平均时间复杂度是 O(logn)。
跳表的结构如图所示：

可以发现，对于一个节点Node，其含有多个next指针，不同索引的next分别代表不同层次的下一个节点，下次是节点类Node的python定义：

class Node():
     def __init__(self,key,value,level):
         '''
         :param level:每个node对应的nexts层数不同
         '''
         self.key=key
         self.value=value
         self.nexts=[None]*level#节点类型next指针，初始值为空

     def __str__(self):
         #return "[key:"+str(self.key)+", value:"+str(self.value)+" len:"+str(len(self.nexts))+"]"
         return "["+str(self.key)+","+str(self.value)+","+str(len(self.nexts))+"]"

关于添加、删除、查找见一下完整代码：

'''
跳表 Skip List ，其初衷是为了替代红黑树
'''
import random

import mkl_random
import time

class SkipList():
    def __init__(self):
        #头节点不存储任何数据
        self.MAX_LEVEL = 32  # 最大level层数
        self.__first=SkipList.Node(None, None, self.MAX_LEVEL)#头节点
        self.__level=0#实际的level层数
        self.__size=0#Jiedian个数
        self.__p=0.25#用于生成添加节点时的随机level
        return

    class Node():
        def __init__(self,key,value,level):
            '''
            :param level:每个node对应的nexts层数不同
            '''
            self.key=key
            self.value=value
            self.nexts=[None]*level

        def __str__(self):
            #return "[key:"+str(self.key)+", value:"+str(self.value)+" len:"+str(len(self.nexts))+"]"
            return "["+str(self.key)+","+str(self.value)+","+str(len(self.nexts))+"]"

    def get(self,key):
        '''
        :param key:
        :return: key对应的value
        '''
        self.keyCheck(key)
        node=self.__first
        for level in range(self.__level - 1,-1,-1):
            #在该层查找，key大于节点的key向前查找
            while node.nexts[level] and node.nexts[level].key0 and not self.__first.nexts[newLevel - 1]:
            newLevel-=1
        self.__level=newLevel
        return removedNode.value

    def keyCheck(self, key):
        '''
        限制传入key不能为空
        '''
        if key!=0 and not key:
            raise AttributeError("key can not be None")

    def size(self):
        return self.__size

    def isEmpty(self):
        return self.__size == 0

    def randomLevel(self):#生成一个随机的层数
        level=1
        while mkl_random.rand() 
 

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