跳表实质是链表,通过维护多个指向其他节点的指针,达到快速访问节点的目的。
跳表查找的时间复杂度平均情况下是O(logN),最坏情况是O(N)。跳表作用类似于平衡树,实现上却比平衡树简单不少。
Redis中使用跳表作为有序集合键的底层实现之一。当有序集合元素较多时,或有序集合中元素为较长字符串时,都会使用跳表作为底层结构。
Redis在两个地方用到了跳表,一种是有序集合键中,另一种是集群节点中做内部数据结构。
跳表节点
typedef struct zskiplistNode {
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward; // 前进指针
unsigned int span; // 跨度
} level[]; // 层
struct zskiplistNode *backward; // 后退指针
double score; //分数
robj *obj; // 成员对象
} zskiplistNode;
- 层 跳表节点的level数组包含指向其他节点的指针,一般来说,层数越多,跨度就越小,节点查找速度就越快。
- 前进节点 每层都有指向表尾方向的前进指针,用于按score升序访问节点。
- 跨度 层的跨度记录两个节点之间的距离,跨度可以用来找到节点并快速计算节点的rank。
- 后退指针 与前进指针不同,后退指针在节点维度是每个节点只有一个,所以后退操作每次只能进行一步。
- 分值和成员 分值用来将节点排序,节点成员底层实际上是一个SDS对象。
跳表
跳表数据结构定义如下:
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail; // 跳表头结点,尾结点
unsigned long length; // 表中节点个数
int level; // 表中最大层级数
} zskiplist;
可以看出跳表数据结构存放了跳表的元数据,用来快速访问头尾节点,计算元素总数,最大层高。