java實現跳躍表

時間 2019-12-06

標籤 java 實現跳躍欄目 Java 简体版

原文原文鏈接

先貼上一個MIT跳躍表公開課連接：http://open.163.com/movie/2010/12/7/S/M6UTT5U0I_M6V2TTJ7S.htmlhtml

redis中的有序鏈表結構就是在跳躍表的基礎上實現的。詳細的能夠參考http://blog.csdn.net/acceptedxukai/article/details/17333673java

個人實現方法是，最左側使用數值的最小值（Double.MIN_VALUE）看成下界。所以，規定存儲的值至少大於該值。redis

下面是跳躍表的圖例數據結構

1，實現每一個節點類

包含分值score，val，以及next和down指針app

/**
     * 跳躍表的節點的構成
     *
     * @param <E>
     */
    private static class SkipNode<E> {
        E val;//存儲的數據
        double score;//跳躍表按照這個分數值進行從小到大排序。
        SkipNode<E> next, down;//next指針，指向下一層的指針

        SkipNode() {
        }

        SkipNode(E val, double score) {
            this.val = val;
            this.score = score;
        }
    }

2,查找,插入，刪除方法：即整個類的所有代碼

package com.ljd.skiplist;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;

/**
 * Created by author on 2017/10/9.
 * 實現跳躍表：可以對遞增鏈表實現logN的查詢時間
 */
public class SkipList<T> {
    public static void main(String[] args) {
        //測試隨機數生成的結果對二取模，結果是不是接近於0.5
//        Random r = new Random(47);
//        int t = 1, a = 1;
//        while (a < 10000000) {
//            a++;
//            if (r.nextInt() % 2 == 0)
//                t++;
//        }
//        System.out.println(t * 1.0 / a);

        SkipList<String> list = new SkipList<>();
        list.put(1.0, "1.0");
        System.out.println(list);
        list.put(2.0, "2.0");
        System.out.println(list);
        list.put(3.0, "3.0");
        System.out.println(list);
        list.put(4.0, "4.0");
        System.out.println(list);
        list.put(4.0, "5.0");
        System.out.println(list);
        list.delete(3.0);
        list.delete(3.5);
        System.out.println(list);
        System.out.println("查找4.0" + list.get(4.0));
    }

    /**
     * 跳躍表的節點的構成
     *
     * @param <E>
     */
    private static class SkipNode<E> {
        E val;//存儲的數據
        double score;//跳躍表按照這個分數值進行從小到大排序。
        SkipNode<E> next, down;//next指針，指向下一層的指針

        SkipNode() {
        }

        SkipNode(E val, double score) {
            this.val = val;
            this.score = score;
        }
    }

    private static final int MAX_LEVEL = 1 << 6;

    //跳躍表數據結構
    private SkipNode<T> top;
    private int level = 0;
    //用於產生隨機數的Random對象
    private Random random = new Random();

    public SkipList() {
        //建立默認初始高度的跳躍表
        this(4);
    }

    //跳躍表的初始化
    public SkipList(int level) {
        this.level = level;
        int i = level;
        SkipNode<T> temp = null;
        SkipNode<T> prev = null;
        while (i-- != 0) {
            temp = new SkipNode<T>(null, Double.MIN_VALUE);
            temp.down = prev;
            prev = temp;
        }
        top = temp;//頭節點
    }

    /**
     * 產生節點的高度。使用拋硬幣
     *
     * @return
     */
    private int getRandomLevel() {
        int lev = 1;
        while (random.nextInt() % 2 == 0)
            lev++;
        return lev > MAX_LEVEL ? MAX_LEVEL : lev;
    }

    /**
     * 查找跳躍表中的一個值
     *
     * @param score
     * @return
     */
    public T get(double score) {
        SkipNode<T> t = top;
        while (t != null) {
            if (t.score == score)
                return t.val;
            if (t.next == null) {
                if (t.down != null) {
                    t = t.down;
                    continue;
                } else
                    return null;
            }
            if (t.next.score > score) {
                t = t.down;
            } else
                t = t.next;
        }
        return null;
    }

    public void put(double score, T val) {
        //1，找到須要插入的位置
        SkipNode<T> t = top, cur = null;//若cur不爲空，表示當前score值的節點存在
        List<SkipNode<T>> path = new ArrayList<>();//記錄每一層當前節點的前驅節點
        while (t != null) {
            if (t.score == score) {
                cur = t;
                break;//表示存在該值的點，表示須要更新該節點
            }
            if (t.next == null) {
                path.add(t);//須要向下查找，先記錄該節點
                if (t.down != null) {
                    t = t.down;
                    continue;
                } else {
                    break;
                }
            }
            if (t.next.score > score) {
                path.add(t);//須要向下查找，先記錄該節點
                if (t.down == null) {
                    break;
                }
                t = t.down;
            } else
                t = t.next;
        }
        if (cur != null) {
            while (cur != null) {
                cur.val = val;
                cur = cur.down;
            }
        } else {//當前表中不存在score值的節點，須要從下到上插入
            int lev = getRandomLevel();
            if (lev > level) {//須要更新top這一列的節點數量，同時須要在path中增長這些新的首節點
                SkipNode<T> temp = null;
                SkipNode<T> prev = top;//前驅節點如今是top了
                while (level++ != lev) {
                    temp = new SkipNode<T>(null, Double.MIN_VALUE);
                    path.add(0, temp);//加到path的首部
                    temp.down = prev;
                    prev = temp;
                }
                top = temp;//頭節點
                level = lev;//level長度增長到新的長度
            }
            //從後向前遍歷path中的每個節點，在其後面增長一個新的節點
            SkipNode<T> downTemp = null, temp = null, prev = null;
//            System.out.println("當前深度爲"+level+",當前path長度爲"+path.size());
            for (int i = level - 1; i >= level - lev; i--) {
                temp = new SkipNode<T>(val, score);
                prev = path.get(i);
                temp.next = prev.next;
                prev.next = temp;
                temp.down = downTemp;
                downTemp = temp;
            }
        }
    }

    /**
     * 根據score的值來刪除節點。
     *
     * @param score
     */
    public void delete(double score) {
        //1,查找到節點列的第一個節點的前驅
        SkipNode<T> t = top;
        while (t != null) {
            if (t.next == null) {
                t = t.down;
                continue;
            }
            if (t.next.score == score) {
　　　　　　　　　　// 在這裏說明找到了該刪除的節點
　　　　　　　　　　t.next = t.next.next；
　　　　　　　　　　t = t.down;
　　　　　　　　　　//刪除當前節點後，還須要繼續查找以後須要刪除的節點
 continue;

 } if (t.next.score > score) t = t.down; else t = t.next; } } @Override public String toString() { StringBuilder sb = new StringBuilder(); SkipNode<T> t = top, next = null; while (t != null) { next = t; while (next != null) { sb.append(next.score + " "); next = next.next; } sb.append("\n"); t = t.down; } return sb.toString(); } }