Redisbook学习笔记（1）跳跃表

一个典型的跳跃表例子

从图中可以看到，跳跃表主要由以下部分构成：

 表头（head）：负责维护跳跃表的节点指针。
 跳跃表节点：保存着元素值，以及多个层。
 层：保存着指向其他元素的指针。高层的指针越过的元素数量大于等于低层的指针，为了
提高查找的效率，程序总是从高层先开始访问，然后随着元素值范围的缩小，慢慢降低层
次。
 表尾：全部由NULL 组成，表示跳跃表的末尾。

为了适应自身的功能需要，Redis 基于William Pugh 论文中描述的跳跃表进行了以下修改：
1. 允许重复的score 值：多个不同的member 的score 值可以相同。
2. 进行对比操作时，不仅要检查score 值，还要检查member ：当score 值可以重复时，
单靠score 值无法判断一个元素的身份，所以需要连member 域都一并检查才行。
3. 每个节点都带有一个高度为1 层的后退指针，用于从表尾方向向表头方向迭代：当执行
ZREVRANGE 或ZREVRANGEBYSCORE 这类以逆序处理有序集的命令时，就会用到这个属性。
这个修改版的跳跃表由redis.h/zskiplist 结构定义：

typedef struct zskiplist {
// 头节点，尾节点
struct zskiplistNode *header, *tail;
// 节点数量
unsigned long length;
// 目前表内节点的最大层数
int level;
} zskiplist;

跳跃表的节点由redis.h/zskiplistNode 定义：

typedef struct zskiplistNode {
// member 对象
robj *obj;
// 分值
double score;
// 后退指针
struct zskiplistNode *backward;
// 层
struct zskiplistLevel {
// 前进指针
struct zskiplistNode *forward;
// 这个层跨越的节点数量
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;

跳跃表的应用
和字典、链表或者字符串这几种在Redis 中大量使用的数据结构不同，跳跃表在Redis 的唯一
作用，就是实现有序集数据类型。
跳跃表将指向有序集的score 值和member 域的指针作为元素，并以score 值为索引，对有序
集元素进行排序。

举个例子，以下代码就创建了一个带有3 个元素的有序集：

redis> ZADD s 6 x 10 y 15 z
(integer) 3
redis> ZRANGE s 0 -1 WITHSCORES
1) "x"
2) "6"
3) "y"
4) "10"
5) "z"
6) "15"

在底层实现中，Redis 为x 、y 和z 三个member 分别创建了三个字符串，并为6 、10 和15
分别创建三个double 类型的值，然后用一个跳跃表将这些指针有序地保存起来，形成这样一
个跳跃表：

小结
 跳跃表是一种随机化数据结构，它的查找、添加、删除操作都可以在对数期望时间下完
成。
 跳跃表目前在Redis 的唯一作用就是作为有序集类型的底层数据结构（之一，另一个构
成有序集的结构是字典）。
 为了适应自身的需求，Redis 基于William Pugh 论文中描述的跳跃表进行了修改，包括：
1. score 值可重复。
2. 对比一个元素需要同时检查它的score 和memeber 。
3. 每个节点带有高度为1 层的后退指针，用于从表尾方向向表头方向迭代。