广东省农业农村厅官方网站,网站是先备案 还是先做网站,wordpress网站静态页面,国内wordpress自己开发主题前言 跳跃表(skiplist)是一种有序数据结构#xff0c;它通过在每一个节点中维持多个指向其他节点的指针#xff0c;从而达到快速访问节点的目的。 跳跃表支持平均O(logN)#xff0c;最坏O(N)#xff0c;复杂度的节点查找#xff0c;还可以通过顺序性来批量处理节点…前言 跳跃表(skiplist)是一种有序数据结构它通过在每一个节点中维持多个指向其他节点的指针从而达到快速访问节点的目的。 跳跃表支持平均O(logN)最坏O(N)复杂度的节点查找还可以通过顺序性来批量处理节点。比如取某个范围内的节点数据。在大部分情况下跳跃表的效率可以和平衡树进行媲美并且跳跃表的实现比平衡树简单。 Redis使用跳跃表的使用不像链表和字典等数据结构被广泛应用。只有两个地方用到了跳跃表一个是实现有序集合键另外一个是在集群节点中用作内部数据结构。 跳跃表查找时从level的最高层开始进行查找的。
一. 跳跃表的实现 Redis跳跃表由server.h/zskilplistNode和server.h/zskiplist两个结构定义其中zskilplistNode结构用于表示跳跃表节点而zskiplist结构用于保存跳跃表节点相关信息比如节点数量以及指向表头节点和表尾节点的指针等。 上图是一个跳跃表的示例位于图片最左边的是zskiplist结构该结构包含一下属性
header: 指向跳跃表的表头节点tail: 指向跳跃表的表尾节点level: 记录目前跳跃表内层数最大的那个节点的层数(表头节点不计算在内)length: 记录跳跃表的长度跳跃表目前包含的节点数量(表头节点不计算在内)。 位于zskiplist结构右方的是四个zskiplistNode结构该结构包含一下属性:
层(level): 节点中使用L1L2L3等字样标记节点的各个层L1表示第一层L2表示第二次以此类推。每一层都带有两个属性: 前进指针和跨度。前进指针用于访问位于表尾方向的其他节点而跨度则记录了前进指针指向节点和当前节点的距离。在上图中带有数字的箭头代表前进指针而那个数字就是跨度。当程序从表头向表尾遍历时访问会沿着层的前进指针进行。后退指针(backward)指针: 节点中的BW字样标记节点的后退指针它指向位于当前节点的前一个节点。后退指针在程序从表尾向表头遍历时使用。分值(score): 上图各个节点中的1.02.0和3.0是节点所保存的分值。在跳跃表中节点按各自所保存的分支从小到大排列。成员对象(ele): 各个节点中的o1o2和o3是节点所保存的成员对象。 注意表头节点和其他节点的构造一样表头节点也有后退指针分值和成员对象。不过表头节点的这些属性不会被用到所以图中省略了这些部分只显示了表头节点的各个层。 1.1. 跳跃表节点 跳跃表节点的实现由server.h/zskiplistNode结构定义
/* ZSETs use a specialized version of Skiplists */
typedef struct zskiplistNode {//成员对象sds ele;//分值double score;//后退指针struct zskiplistNode *backward;//层struct zskiplistLevel {//前进指针struct zskiplistNode *forward;//跨度unsigned long span;} level[];
} zskiplistNode;
层(level) 跳跃表节点的level数组可以包含多个元素每一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层来加快访问其他节点的速度。一般来说层的数量越多访问其他节点的速度越快。因为每一层都会都可能会指向其他节点(成员)。 每次创建一个新的跳跃表节点的时候程序都更具幂次定律(power law越大的数出现的概率越小)随机生成一个介于1和32之间的值作为level数组的大小。这个大小就是层的高度。
前进指针 每一层都有一个指向表尾方向的前进指针(level[i].forward属性)用于从表头向表尾方法访问节点。表尾节点的前置指针指向NULL。 跳跃表查找是从最高层向下层查找的当level[i].span为1说明下一个节点是顺序的节点当遍历到NULL时说明遍历结束下面虚线就是遍历方向。 跨度 层的跨度(level[i].span属性)用于记录两个节点之间的距离。
两个节点间的跨度越大说明它们相距越远。指向NULL的所有前进指针的跨度为0因为他们没有连接任何节点。 跨度实际上是用来计算排位(rank)的在查找某个节点的过程中将沿途访问过的所有层的跨度累计起来等到的结果就是目标节点在跳跃表中的排位。 举个例子在上图中要查找分值为3成员对象为o3的节点时沿途经过的层: 查找过程只经过一个层并且层的跨度为3所以目标节点在跳跃表中的排位为3。
后退指针 节点的后退指针(backward属性)用于从表尾向表头方向访问节点跟可以一次跳过多个节点的前进指针不同因为每一个节点只有一个后退指针所以每次只能后退至前一个节点。 在跳跃表结构中通过tail指针获取表尾节点在通过节点的backward指针向前遍历直到backward指针为NULL。
分值和成员 节点的分值(score属性)是一个double类型的浮点数跳跃表所有节点都按照分值从小到大排序。 节点的成员(ele属性)是sds类型是redis自己定义的动态字符串。 在同一个跳跃表中各个节点保存的成员对象必须唯一但是多节点保存的分值可以相同分值相同的节点按照成员对象(ele)在字典序中的大小来进行排序。成员对象字典序较小的节点会排在前面(靠近表头的方向)而成员对象在字典序中较大的节点会排在后面(靠近表尾方向)。 1.2 跳跃表 仅靠多个跳跃表节点就可以组成一个跳跃表。但通过使用一个zskiplist结构来持有这些节点程序可以更加方便地对整个跳跃表进行处理。比如快熟访问跳跃表表头节点和表尾节点或者获得跳跃表节点数量等信息。
typedef struct zskiplist {//表头节点/表尾节点struct zskiplistNode *header, *tail;//表中节点个数unsigned long length;//表中层数最大节点的层数int level;
} zskiplist; header和tail指针已经指向跳跃表的表头和表尾通过这两个指针获得跳跃表的表头和表尾节点时间复杂度为O(1) 通过length属性来记录节点数量。程序可以在O(1)时间复杂度内返回跳跃表的长度。 level则可以在O(1)时间复杂度内获得跳跃表层数最高节点的层数量注意不包括表头节点。
二.跳跃表API
