三、redis数据存储之跳跃表（SKIP LIST）

时间 2021-02-21 标签 redis 链表 java 数据结构

导读

前面文章【一、深入理解redis之需要掌握的知识点】中，我们对redis需要学习的内容框架进行了一个梳理。【二、redis中String和List两种数据类型和应用场景】、【二、redis中Hash、Set、SortedSet应用场景】两篇文章我们对redis中String、List、Hash、Set、SortedSet五种数据类型做了一下讲解，并且对他们各自的应用场景进行了介绍。

本篇文章我们将要深入学习支撑SortedSet排序背后的数据结构，跳跃表；

如果大家在工作、学习、面试中针对redis还有什么疑问或者其他问题，可以评论区告诉我。
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总图（下面有分解图）

解释

一、

在redis的SortedSet中使用双向链表存储数据，并按照权重（Score分值）进行排序，但是它用空间换时间的方式实现了跳跃表的概念。

二、

如果此时SET只是一个单纯的双向链表，那么当现在要新插入数据“A1-8”时候，他需要从双向链表的头部元素U开始，从左向右寻找，直到找到“W1-7”和“X1-10”之间然后插入。

此时他查找的时间复杂度是O(n)，插入的时间复杂度为O(1)。之所以插入的时间复杂度为O(1)因为他只需要改变“W1-7”元素的next指针到“A1-8”，“A1-8”的next指针到“X1-10”。（注意：要理解这个操作需要先理解链表，请自行了解，链表的优缺点是：插入、删除快查找慢）

三、

在redis的SortedSet中使用了跳跃表逻辑的双向链表（注意去看跳跃双向链表的论文）。当此时要插入新数据“A1-8”时，他从双向链表的头部元素“U1-1”开始自上而下开始寻找。

他首先判断当前“A1-8”的值大于“U1-1”的值，因此应该向右侧看，因此开始自上而下的开始找他的跳跃索引；

当他找到“U3”时候，发现“U3”的右边都指向空；那么继续向下寻找找到“U2”，发现“U2”右侧指向“W2”，然后跳跃到“W2”节点；

此时用“W2”的根节点“W1-7”的值与“A1-8”进行比较发现还需要自己向右侧看；

此时再自上而下遍历“W1-7”的跳跃索引“W2”，发现“W2”右侧节点指向“Y2”，然后跳跃到“Y2”节点；

此时用“Y2”的根节点“Y1-12”的值与“A1-8”进行比较，发现需要向左侧看，因此跳跃到“X1-10”节点；

然后再用“X1-10”的值与“A1-8”的值进行比较，发现需要继续向左看，然后跳跃到“W1-7”节点：然后再进行比较发现“A1-8”的值大于“W1-7”的值，所以把“A1-8”插入到“W1-7”与“X1-10”之间。

四、

当跳跃链表要插入的新数据“A1-8”找到要插入的位置并插入到“W1-7”和“X1-10”之间后，他开始用投硬币的方式构建自己的跳跃索引。

如果此时他投硬币的结果为0，那么直接结束构建跳跃索引的过程；

如果此时他投硬币的结果为1，那么他创建一个自己的跳跃索引“A2”,并通过递归查找“A1-8”的左侧和右侧，直到找到有2层跳跃索引的元素“W1-7”和“Y1-12”，并把“A1-8”的跳跃索引“A2”插入到“W1-7”和“Y1-12”的各自的2层跳跃索引“W2”和“Y2”中间，此时“A1-8”的2层跳跃索引“A2”构建完毕；

此时继续通过投硬币的方式判断是否继续构建3层索引，如果投硬币的结果为0则直接结束构建跳跃索引，如果投硬币的结果为1，那么继续构建“A1-8”的第三层索引“A3”；

如此循环往复，构建第4层，第5层跳跃索引，直到投硬币结果为0而结束跳跃索引的构建；

五、

注意：当构建每层次跳跃索引时，它只会寻找具备相同层次的跳跃索引的元素。例如：如果“A1-8”要构建他的第三层跳跃索引“A3”，那么他向左向右递归时候，最终“A3”的右侧指向空，“A3”的左侧指向同样具备第三层跳跃索引的元素“U1-1”的跳跃索引“U3”。