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跳表是一種用于快速查找的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，被廣泛應(yīng)用于Redis中的有序集合、zset等數(shù)據(jù)類型中，能夠提高數(shù)據(jù)的查找效率。本篇文章將從Redis的源碼角度出發(fā)，對跳表這一數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進行深度剖析。
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1. 什么是跳表
跳表（skip list）是一種使用空間換取時間的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)是單向的鏈表，每個節(jié)點中不僅有自己的數(shù)據(jù)，還有一個指向該節(jié)點下一個有數(shù)據(jù)節(jié)點的指針。與普通鏈表不同的是，跳表每隔一段距離設(shè)置一個指向后面節(jié)點的指針，這些指針稱為“跳躍指針”，通過這些跳躍指針可以直接跨越一定距離，在查找時起到了加速的作用。
2. Redis中的跳表
在Redis中，跳表被廣泛應(yīng)用于有序集合、zset等數(shù)據(jù)類型中。在Redis的源碼中，跳表的定義如下：
typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tl;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;
其中，header表示跳表的最高層，tl表示跳表的最底層，length表示跳表的元素數(shù)量，level表示跳表的層數(shù)。
跳表的節(jié)點定義如下：
typedef struct zskiplistNode {
sds ele;
double score;
struct zskiplistNode *backward;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned int span;
} level[];
} zskiplistNode;
其中，ele表示節(jié)點中的元素值，score表示元素的分值，backward表示該節(jié)點在底層跳表中前一個節(jié)點的指針，level表示該節(jié)點在各層中的指針。
在Redis中，跳表中的層數(shù)是可以動態(tài)變化的，也就是說，如果有新元素的加入，有可能會增加跳表的層數(shù)，以便更高效地查找元素。
3. Redis中的跳表操作
在Redis中，跳表的操作主要包括以下幾項：
– skipListCreate函數(shù)：用于創(chuàng)建跳表
– skipListInsert函數(shù)：用于向跳表中插入新元素
– skipListDelete函數(shù)：用于從跳表中刪除元素
– skipListFind函數(shù)：用于查找跳表中的元素
– skipListGetRank函數(shù)：用于獲取元素在跳表中的排名
– skipListGetElementByRank函數(shù)：用于獲取跳表中指定排名的元素
在Redis的源碼中，這些函數(shù)的實現(xiàn)都是基于跳表的結(jié)構(gòu)和特點進行設(shè)計的，比較精妙和高效。
4. 跳表VS其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
跳表在Redis中的應(yīng)用比較廣泛，主要有如下幾個優(yōu)點：
– 跳表的結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，并且能夠提高查找效率。
– 跳表的空間復雜度比平衡樹更小，因為跳表不需要保存平衡信息。
– 跳表可以動態(tài)調(diào)整層數(shù)，從而更好地適應(yīng)數(shù)據(jù)集合的動態(tài)變化。
但是，跳表也有一些缺點：
– 跳表的實現(xiàn)稍微有點復雜，需要考慮很多特殊情況。
– 跳表的查找效率可能較平衡樹稍遜一籌。
– 跳表的實現(xiàn)需要使用隨機數(shù)，這會帶來一些額外的開銷。
因此，在實際應(yīng)用中，我們需要根據(jù)具體情況選擇不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以提高程序的效率和穩(wěn)定性。
5. 總結(jié)
跳表是一種高效的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在Redis中得到了廣泛的應(yīng)用。從Redis的源碼出發(fā)，我們了解了跳表的定義、操作和特點，以及跳表與其他數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的比較。在實際編程中，我們需要根據(jù)具體情況選用不同的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，從而更好地提升程序的性能和穩(wěn)定性。
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網(wǎng)頁題目：從源碼看跳表Redis的深度分析（redis源碼分析跳表）
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