Redis跳跃表别样的数据结构（redis的跳跃表作用）

Redis跳跃表：别样的数据结构

Redis是一个非常流行的开源内存数据库，它采用了一种非常特殊的数据结构——跳跃表（Skip List）。跳跃表是一种类似于链表的数据结构，但是能够支持快速的查找、插入和删除操作。在Redis中，跳跃表广泛地应用于有序集合和有序哈希表等数据结构中。

跳跃表的设计

跳跃表最初是由 William Pugh 在1990年提出的，它是一种高效的数据结构，特别适合用于实现一个有序集合或者有序哈希表。跳跃表由多层链表组成，每一层链表包含一部分节点。层数越高的链表中节点的数量越少，而层数越低的链表中节点数量越多。这样设计的目的是为了在查找最近的节点时，可以快速跳转到靠近目标的层数，而不是每次都从头开始遍历整个链表。

跳跃表的实现

跳跃表的实现非常简单，我们可以定义一个跳跃表的节点结构体如下：

typedef struct skiplistNode {
    double score;
    struct skiplistNode *backward;
    struct skiplistLevel {
        struct skiplistNode *forward;
        int span;
    } level[];
} skiplistNode;

每个节点包含一个得分和多个层级，每一层级包含一个指向下一个节点的指针和到下一个节点的跨度。每个节点还包含一个指向前一个节点的指针，这样可以更方便地支持倒序遍历操作。

跳跃表的插入操作

插入一个值为score的节点时，我们可以从最高层开始遍历跳跃表，找到每个层级中得分小于score的最大节点，然后将新节点插入到每一层的相应位置即可。同时，需要更新每个层级中新节点的跨度，以便后续查询过程中能够快速定位靠近目标节点的层级。

跳跃表的删除操作

删除一个节点，我们可以从最高层开始遍历跳跃表，找到每个层级中包含待删除节点的前一个节点，然后将它们的指针指向下一个节点即可。同时，需要更新每个层级中前一个节点的跨度，以便后续查询过程中能够快速定位靠近目标节点的层级。

跳跃表的查询操作

查询一个得分为score的节点时，我们可以从最高层开始遍历跳跃表，找到每个层级中得分小于score的最大节点，然后继续在下一层级中查找，直到找到得分为score的节点或遍历完所有层级为止。

跳跃表的优缺点

相对于其他数据结构，跳跃表具有比较高的插入、删除和查询效率，同时能够保持数据的有序性。对于非常大的数据集，跳跃表甚至能够超过平衡树的性能。另外，跳跃表实现起来比较简单，并且不容易出现不平衡。

但是，跳跃表也有一些缺点。跳跃表会占用比较多的内存空间，因为每个节点都需要占用额外的空间存储多个指针。在某些情况下，跳跃表可能会出现性能瓶颈，例如在高并发环境下对跳跃表进行频繁的插入、删除操作时。

总结

跳跃表是一种非常高效的数据结构，在Redis中得到了广泛的应用。它具有高效的插入、删除和查询效率，能够保持数据的有序性，并且实现起来相对简单。但是，也需要在实际应用场景中综合考虑其空间消耗和性能瓶颈等问题。如果你对跳跃表感兴趣，不妨尝试一下在Redis中尝试使用它吧！