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紅色的挑戰(zhàn)：Redis跳表面試題來襲
Redis作為一種高性能的NoSQL數(shù)據(jù)庫，以其快速的數(shù)據(jù)讀寫和靈活的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)而備受推崇。而Redis中最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一——跳表（Skip List），以其高效的查找和插入操作而被廣泛應(yīng)用。本文將介紹Redis跳表的基本概念和實(shí)現(xiàn)原理，并提供一些涉及Redis跳表的面試題例子，希望能為讀者的Redis面試提供一些啟示。
跳表的基本概念
跳表是一種基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，每一個節(jié)點(diǎn)包含多個指向其他節(jié)點(diǎn)的指針。在跳表中，節(jié)點(diǎn)按照高度和從小到大的順序鏈接。鏈表的頭節(jié)點(diǎn)是高度為1的節(jié)點(diǎn)，而鏈表的尾節(jié)點(diǎn)最高。鏈接跨度較大的兩個節(jié)點(diǎn)稱為“跨越者”（spanner），每個節(jié)點(diǎn)都保存了“跨越者”的數(shù)量。在跳表中，每個節(jié)點(diǎn)的高度以隨機(jī)分配的方式獲得，即高度為h的節(jié)點(diǎn)的概率為（1/2）^h。在跳表中查找元素時，從鏈表的頭節(jié)點(diǎn)開始檢查，第一個大于等于目標(biāo)元素的節(jié)點(diǎn)稱為“前繼節(jié)點(diǎn)”，從而達(dá)到快速查找的目的。
紅色的挑戰(zhàn)：redis跳表面試題來襲
跳表是Redis最重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)之一，關(guān)于跳表的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)，也是Redis面試常見的考點(diǎn)之一。下面我們列舉了一些跳表相關(guān)的Redis面試題，供大家參考。
Q1：請簡單描述Redis跳表的基本實(shí)現(xiàn)原理。
Q2：Redis跳表中的“前繼節(jié)點(diǎn)”是什么？如何查找其前繼節(jié)點(diǎn)？
Q3：在Redis跳表的實(shí)現(xiàn)中，如何保持跳表高度的平衡性？
Q4：請簡述跳表的時間復(fù)雜度和空間復(fù)雜度。
Q5：Redis中Sorted Set的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)是什么？如何利用Redis跳表實(shí)現(xiàn)Sorted Set？
Q6：與紅黑樹相比，請簡述Redis跳表的優(yōu)缺點(diǎn)。
跳表實(shí)現(xiàn)例子
下面我們給出一些實(shí)現(xiàn)Redis跳表的示例代碼，供讀者參考。
從底部高度為1的鏈表開始：
typedef struct zskiplistNode {
struct zskiplistNode *backward;
double score;
robj *obj;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;
每個節(jié)點(diǎn)都有多層指針，保存與節(jié)點(diǎn)高度相對應(yīng)的信息：
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tl;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;
在跳表中查找某個元素：
int zslValueGteMin(double value, zrangespec *spec) {
return spec->minex ? (value > spec->min) : (value >= spec->min);
}
int zslValueLteMax(double value, zrangespec *spec) {
return spec->maxex ? (value max) : (value max);
}
/* Returns if there is a part of the zset is in range. */
int zslIsInRange(zskiplist *zsl, zrangespec *range) {
zskiplistNode *x;
/* Test for ranges that will always be empty. */
if (range->min > range->max ||
(range->min == range->max && (range->minex || range->maxex)))
return 0;
x = zsl->tl;
if (x == NULL || !zslValueGteMin(x->score, range))
return 0;
x = zsl->header->level[0].forward;
if (x == NULL || !zslValueLteMax(x->score, range))
return 0;
return 1;
}
/* Find the first node that is contned in the specified range.
* Returns NULL when no element is contned in the range. */
zskiplistNode *zslFirstInRange(zskiplist *zsl, zrangespec *range) {
zskiplistNode *x;
int i;
/* If everything is out of range, return early. */
if (!zslIsInRange(zsl,range)) return NULL;
x = zsl->header;
for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {
/* Go forward while *OUT* of range. */
while (x->level[i].forward &&
!zslValueGteMin(x->level[i].forward->score,range))
x = x->level[i].forward;
}
/* This is an inner range, so the next node cannot be NULL. */
x = x->level[0].forward;
/* Check if score
if (!zslValueLteMax(x->score,range)) return NULL;
return x;
}
如果你對跳表的實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用還不太熟悉，可以從頭開始閱讀Redis的文檔，或者查閱一些Redis相關(guān)的經(jīng)典書籍，例如《Redis設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》等。與此同時，不妨多做一些Redis跳表的練習(xí)，以增強(qiáng)自己的Redis技能。
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