红色的珍宝Redis的跳表存储（redis跳表存储）

Redis是一种高性能的内存数据库，它可以存储键值对，支持丰富的数据结构和功能。其中，跳表（Skip List）是Redis中的一种重要数据结构，是一种基于链表的快速查找算法。本文将介绍Redis的跳表存储，探讨跳表在Redis中的应用和性能优势。

1. 跳表的基本概念

跳表是一种有序的数据结构，可以在 O(log n) 的时间复杂度内进行查找、插入和删除操作。跳表由多层链表组成，其中第0层链表包含所有元素，每个链表节点包含一个数据项和多个指向下一层链表的指针。最顶层链表的长度为1，每向下一层，链表的长度减半，直到最底层链表的长度为 n。

在查找过程中，从最顶层开始向下查找，若当前节点的下一个节点大于目标值，则对当前节点向下移动一层继续查找。若找到目标值，则返回该节点；若未找到，则返回空值。在插入和删除过程中，可以通过跳表的查找来找到待操作的节点，然后修改指针即可完成操作，时间复杂度为 O(log n)。

2. Redis中跳表的实现

Redis中的跳表实现是由antirez编写的，其包含一下文件：

– zskiplist.h：跳表的头文件，包含跳表节点的定义和API函数接口的声明。

– zskiplist.c：跳表的实现文件，包含跳表节点的创建、插入、删除、查找等操作的实现，以及跳表的打印函数和测试函数。

– zmalloc.h 和 zmalloc.c：内存分配的封装函数，Redis使用的是jemalloc库进行内存分配。

– mn.c：跳表测试程序，主要包括插入、删除、查找、排序等功能的测试。

Redis中的跳表使用了一些技巧来优化查询性能。例如，使用随机数生成链表层数、使用指针数组代替指针域、使用前向指针加速查找等方法。另外，Redis的跳表还支持节点值的有序性和唯一性，即同一跳表中，节点值不能重复。

3. 跳表在Redis中的应用

Redis中跳表的主要应用是有序集合（Sorted Set）。有序集合是一种既可以像集合一样存储唯一值，也可以像列表一样存储排序相同值的数据结构。有序集合中的每个元素都有一个score值，用于排序。Redis内部使用跳表来实现有序集合，对于有序集合的插入、删除、查找、排序等操作，可以利用跳表的高效性能来实现。

在Redis的代码中，跳表的有序集合被命名为 zset。通过查看zset的代码，可以发现Redis使用了外部字典结构（dict）和内部跳表结构（zskiplist）来实现有序集合的各种功能。其中，dict用于实现元素值到score的映射，zskiplist用于实现元素的有序排序和增删改查等操作。

4. 跳表存储的优势

跳表作为一种高效的查找算法，具有以下优势：

– 时间复杂度低：在平均情况下，跳表的查找时间复杂度为 O(log n)，与平衡树相当。

– 空间复杂度低：跳表仅使用链表和指针数组来存储数据，相对于平衡树需要的额外空间较小。

– 简单易懂：跳表的实现比平衡树简单，易于理解和实现。

在Redis中，跳表作为一种高效的有序集合存储方式，有效提高了Redis的查询性能和数据存储效率，使Redis成为一种高性能的内存数据库。

综上所述，Redis中的跳表存储是一种非常优秀的算法实现，可以很好地应用于有序集合等领域，大幅提升数据查询和存储效率。我们也可以通过学习Redis的跳表存储，探究更多高效算法在实际场景中的应用。