跳跃表(zskiplist)是一种有序的数据结构,通过在一个节点中维持多个指向其他节点的指针,从而达到从当前节点快速访问其他节点的目的。
跳跃表支持平均O(lgN)的时间查找复杂度。最坏O(N)时间复杂度的节点查找。大部分情况下,跳跃表的查找效率可以达到平衡二叉树的查找效率,而且跳跃表的结构实现较为简单。
redis使用跳跃表作为有序集合的底层实现之一:当有序集合包含的元素数量较多,或者有序集合里面的成员是比较长的字符串时,redis就会使用跳跃表来作为有序集合的底层实现结构。
zskiplist的结构定义如下:
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail; //表头和表尾指针
unsigned long length; //节点的数量
int level; //层数最大的节点的层数
} zskiplist;
其中每个节点(包括表头和表尾节点)是zskiplistNode 结构的,此结构的定义为:
typedef struct zskiplistNode {
robj *obj; //成员对象
double score; //分值
struct zskiplistNode *backward; //后退指针
//层
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward; //前进指针
unsigned int span; //跨度
} level[];
} zskiplistNode;
下面对一个跳跃表节点结构zskiplistnode中的各属性成员进行说明:
- obj 是节点的成员对象,是一个指针,指向一个字符串对象,而字符串对象保存着一个sds值;
- score是节点的分数,是一个double类型的浮点数,跳跃表中的所有节点的分值都按从小到大排序好了。
--各节点保存的成员对象必须是唯一的,但是多个节点的score可以是一样的。分值相同的节点按照成员对象在字典中的大小来排序,成员对象较小的节点会排在前面-- - backward后退指针,用来指向当前节点的上一个节点的位置
- 层level:跳跃表的level数组可以包含多个元素,每个元素都包含一个指向其他节点的指针,程序可以通过这些指针加快访问速度。一般来说,层越多,访问速度越快。
ps:每次创建一个新跳跃表节点时,程序会根据幂次定律(越大的数出现的概率越小),随机生成一个1-32之间的随机数作为当前节点的层数。