跳躍表

轉自：http://www.redisbook.com 

跳躍表

跳躍表（維基百科）：

從圖中能夠看到， 跳躍表主要由如下部分構成：

• 表頭（head）：負責維護跳躍表的節點指針。

• 跳躍表節點：保存着元素值，以及多個層。

• 層：保存着指向其餘元素的指針。高層的指針越過的元素數量大於等於低層的指針，爲了提升查找的效率，程序老是從高層先開始訪問，而後隨着元素值範圍的縮小，慢慢下降層次。

• 表尾：所有由 

• 容許重複的 member 的 score 值，還要檢查 score 值能夠重複時，單靠 member 域都一併檢查才行。

• 每一個節點都帶有一個高度爲 1 層的後退指針，用於從表尾方向向表頭方向迭代：當執行 ZREVRANGEBYSCORE 這類以逆序處理有序集的命令時，就會用到這個屬性。

這個修改版的跳躍表由 redis.h/zskiplistNode 定義： 

typedef struct zskiplistNode {

    // member 對象
    robj *obj;

    // 分值
    double score;

    // 後退指針
    struct zskiplistNode *backward;

    // 層
    struct zskiplistLevel {

        // 前進指針
        struct zskiplistNode *forward;

        // 這個層跨越的節點數量
        unsigned int span;

    } level[];

} zskiplistNode;

如下是操做這兩個數據結構的 API ，它們的做用以及相應的算法複雜度：

函數	做用	複雜度
zslFreeNode	釋放給定的跳躍表節點	最壞 O(1)
zslFree	釋放給定的跳躍表	最壞 O(N)
score 和 zslDeleteNode	刪除給定的跳躍表節點	最壞 O(N)
member 和 zslFirstInRange	找到跳躍表中第一個符合給定範圍的元素	最壞 O(N) 平均 O(logN)
zslDeleteRangeByScore	刪除 zslDeleteRangeByRank	刪除給定排序範圍內的全部節點	最壞 O(N2)
zslGetElementByRank	根據給定排位，返回該排位上的元素節點	最壞 O(N) 平均 O(logN)

跳躍表的應用

和字典、鏈表或者字符串這幾種在 Redis 中大量使用的數據結構不一樣， 跳躍表在 Redis 的惟一做用， 就是實現有序集數據類型。

跳躍表將指向有序集的 member 域的指針做爲元素， 並以 x 、 z 三個 6 、 15 分別建立三個 member 和 member 和 member 和 有序集》章節。

小結

• 跳躍表是一種隨機化數據結構，它的查找、添加、刪除操做均可以在對數指望時間下完成。

• 跳躍表目前在 Redis 的惟一做用就是做爲有序集類型的底層數據結構（之一，另外一個構成有序集的結構是字典）。

• 爲了適應自身的需求，Redis 基於 William Pugh 論文中描述的跳躍表進行了修改，包括：

1. score 和 <tt literal"="" style="background-color: transparent; color: rgb(34, 34, 34); font-size: 1.1em;">memeber 。

2. 每一個節點帶有高度爲 1 層的後退指針，用於從表尾方向向表頭方向迭代。