6、Redis系统-数据结构-06-跳表

六、跳表(Skiplist)

跳表是一种高效的动态数据结构,可以用于实现有序集合(Sorted Set,Zset)。与平衡树相比,跳表具有实现简单、效率高的优点,因此被 Redis 选用作为有序集合的底层数据结构之一。

1. 跳表的结构设计

跳表通过多级链表的形式实现,每一级链表都跳过一些元素,从而在查询时能够快速跳过不必要的元素。跳表的每个节点包含一个或多个前进指针,这些前进指针指向不同级别的节点,使得跳表具有高效的查询性能。

节点结构

跳表节点的结构定义如下:

typedef struct zskiplistNode {struct zskiplistNode *backward; // 后退指针,指向前一个节点double score;                   // 节点的分值,用于排序sds ele;                        // 节点的元素struct zskiplistLevel {struct zskiplistNode *forward; // 前进指针,指向下一个节点unsigned int span;             // 跨度,表示当前节点和下一个节点之间的距离} level[]; // 按级别划分的前进指针数组
} zskiplistNode;
跳表结构

跳表的结构定义如下:

typedef struct zskiplist {struct zskiplistNode *header, *tail; // 跳表的头节点和尾节点unsigned long length;                // 跳表的长度,即节点数量int level;                           // 跳表的最大级别
} zskiplist;
2. 跳表的操作

跳表支持多种操作,包括插入、删除、查找等。以下是一些常见操作的实现示例:

插入操作

插入新节点时,首先确定新节点的级别,然后在每一级链表中找到插入位置,将新节点插入到相应的位置。

zskiplistNode *zslInsert(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];unsigned int rank[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];int i, level;zskiplistNode *x;x = zsl->header;for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {rank[i] = i == (zsl->level-1) ? 0 : rank[i+1];while (x->level[i].forward && (x->level[i].forward->score < score || (x->level[i].forward->score == score && sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0))) {rank[i] += x->level[i].span;x = x->level[i].forward;}update[i] = x;}level = zslRandomLevel();if (level > zsl->level) {for (i = zsl->level; i < level; i++) {rank[i] = 0;update[i] = zsl->header;update[i]->level[i].span = zsl->length;}zsl->level = level;}x = zslCreateNode(level,score,ele);for (i = 0; i < level; i++) {x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;update[i]->level[i].forward = x;x->level[i].span = update[i]->level[i].span - (rank[0] - rank[i]);update[i]->level[i].span = (rank[0] - rank[i]) + 1;}for (i = level; i < zsl->level; i++) {update[i]->level[i].span++;}x->backward = (update[0] == zsl->header) ? NULL : update[0];if (x->level[0].forward) x->level[0].forward->backward = x;elsezsl->tail = x;zsl->length++;return x;
}
查找操作

在跳表中查找目标节点时,从最高级别的链表开始,通过前进指针逐级向下查找,直到找到目标节点或确认目标节点不存在。

zskiplistNode *zslFind(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {zskiplistNode *x;int i;x = zsl->header;for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {while (x->level[i].forward && (x->level[i].forward->score < score || (x->level[i].forward->score == score && sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0))) {x = x->level[i].forward;}}x = x->level[0].forward;if (x && score == x->score && sdscmp(x->ele,ele) == 0) {return x;} else {return NULL;}
}
删除操作

删除节点时,通过查找操作确定节点位置,然后在每一级链表中移除该节点,并调整相关节点的前进指针和跨度。

int zslDelete(zskiplist *zsl, double score, sds ele, zskiplistNode **node) {zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL];zskiplistNode *x;int i;x = zsl->header;for (i = zsl->level-1; i >= 0; i--) {while (x->level[i].forward && (x->level[i].forward->score < score || (x->level[i].forward->score == score && sdscmp(x->level[i].forward->ele,ele) < 0))) {x = x->level[i].forward;}update[i] = x;}x = x->level[0].forward;if (x && score == x->score && sdscmp(x->ele,ele) == 0) {for (i = 0; i < zsl->level; i++) {if (update[i]->level[i].forward == x) {update[i]->level[i].span += x->level[i].span - 1;update[i]->level[i].forward = x->level[i].forward;} else {update[i]->level[i].span -= 1;}}if (x->level[0].forward) {x->level[0].forward->backward = x->backward;} else {zsl->tail = x->backward;}while (zsl->level > 1 && zsl->header->level[zsl->level-1].forward == NULL)zsl->level--;zsl->length--;if (node) *node = x;else zslFreeNode(x);return 1;} else {return 0;}
}
3. 跳表的优点
  1. 高效查询:跳表的查询性能接近于平衡树,时间复杂度为 O(log N)。
  2. 实现简单:与红黑树等平衡树相比,跳表的实现相对简单,容易理解和维护。
  3. 动态调整:跳表能够高效地进行插入和删除操作,同时保持整体结构的有序性。
4. 跳表的使用示例

以下是一些使用 Redis 跳表实现有序集合的示例,展示了如何利用跳表进行数据的存储和操作。

插入数据

ZADD myzset 1 "one"
ZADD myzset 2 "two"
ZADD myzset 3 "three"

获取数据

ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
# 1) "one"
# 2) "1"
# 3) "two"
# 4) "2"
# 5) "three"
# 6) "3"

删除数据

ZREM myzset "two"
ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
# 1) "one"
# 2) "1"
# 3) "three"
# 4) "3"
结论

通过上述解析,我们可以更好地理解跳表的设计思想和实现原理,从而在实际开发中更好地利用跳表提供的优势。在 Redis 中,跳表通过高效的多级链表结构,实现了有序集合的快速插入、删除和查询操作,适用于需要有序数据存储的场景。了解跳表的内部实现,可以帮助我们在实际应用中更好地利用 Redis 的性能和功能。

本文来自互联网用户投稿,该文观点仅代表作者本人,不代表本站立场。本站仅提供信息存储空间服务,不拥有所有权,不承担相关法律责任。如若转载,请注明出处:http://www.mzph.cn/diannao/42373.shtml

如若内容造成侵权/违法违规/事实不符,请联系多彩编程网进行投诉反馈email:809451989@qq.com,一经查实,立即删除!

相关文章

阶段三:项目开发---搭建项目前后端系统基础架构:任务13:实现基本的登录功能

任务描述 任务名称&#xff1a; 实现基本的登录功能 知识点&#xff1a; 了解前端Vue项目的基本执行过程 重 点&#xff1a; 构建项目的基本登陆功能 内 容&#xff1a; 通过实现项目的基本登录功能&#xff0c;来了解前端Vue项目的基本执行过程&#xff0c;并完成基…

如何让代码兼容 Python 2 和 Python 3?Future 库助你一臂之力

目录 01Future 是什么? 为什么选择 Future? 安装与配置 02Future 的基本用法 1、兼容 print 函数 2、兼容整数除法 3、兼容 Unicode 字符串 03Future 的高级功能 1. 处理字符串与字节 2. 统一异常处理…

移动校园(7)ii:uniapp路由响应拦截器处理token,以及微信小程序报错当前页面正在处于跳转状态,请稍后再进行跳转....

依据昨天的写完&#xff0c;在token过期之后&#xff0c;再次调用接口&#xff0c;会触发后端拦截&#xff0c;扔进全局错误处理中间件 前端说明提示都没有&#xff0c;只有一个这个&#xff0c;现在优化一下&#xff0c;再写一个类似全局后置守卫&#xff0c;当状态码是401的时…

增强安全防护,解读智慧校园系统的登录日志功能

在构建智慧校园系统时&#xff0c;登录日志功能扮演着不可或缺的角色&#xff0c;它不仅是系统安全的守护者&#xff0c;也是提升管理效率和确保合规性的有力工具。这一机制详细记录每次登录尝试的方方面面&#xff0c;涵盖了时间戳、用户身份、登录来源的IP地址乃至使用的设备…

phpcms 升级php8.3.8

windows 2008 server 不支持php8.3.8,需升级为windows 2012 1.下载php8.3.8 PHP8.3.9 For Windows: Binaries and sources Releases 2.配置php.ini (1.)在php目录下找到php.ini-development文件&#xff0c;把它复制一份&#xff0c;改名为php.ini (2.)修改php安装目录 根…

C++模板元编程(二)——完美转发

完美转发指的是函数模板可以将自己的参数“完美”地转发给内部调用的其它函数。所谓完美&#xff0c;即不仅能准确地转发参数的值&#xff0c;还能保证被转发参数的左、右值属性不变。 文章目录 场景旧的方法新的方法内部实现参考文献 场景 思考下面的代码&#xff1a; templ…

专业140+总分420+天津大学815信号与系统考研经验天大电子信息与通信工程,真题,大纲,参考书。

顺利上岸天津大学&#xff0c;专业课815信号与系统140&#xff0c;总分420&#xff0c;总结一些自己的复习经历&#xff0c;希望对于报考天大的同学有些许帮助&#xff0c;少走弯路&#xff0c;顺利上岸。专业课&#xff1a; 815信号与系统&#xff1a;指定教材吴大正&#xf…

2-26 基于matlab开发的制冷循环模型

基于matlab开发的制冷循环模型。Simscape两相流域中的制冷循环模型&#xff0c;在simulink中完成多循环温度控制。程序已调通&#xff0c;可直接运行。 2-26 制冷循环模型 Simscape两相流域 - 小红书 (xiaohongshu.com)

Arduino ESP8266 开发环境搭建

Arduino ESP8266 开发环境搭建 很久之前学嵌入式时&#xff0c;用过Arduino8266进行开发&#xff0c;开发成本低、难度小&#xff0c;体验很不错。 近期&#xff0c;又突然要用&#xff0c;遂再次搭建环境&#xff0c;但变动挺多&#xff0c;有些小波折&#xff0c;开贴记录。…

高考志愿填报千万要注意这四点

在高考志愿填报过程中&#xff0c;确实有很多需要留心的点。我为你总结了四个关键点&#xff0c;希望能帮助你顺利完成志愿填报&#xff1a; 1、学校提供的支持 学校作为学生志愿填报咨询服务的主阵地&#xff0c;应提供体系化和制度化的支持。包括及时关注并传达政策动向和相…

行内元素、块级元素居中

行内元素居中 水平居中 {text-align&#xff1a;center;}垂直居中 单行——行高等于盒子高度 <head><style>.father {width: 400px;height: 200px;/* 行高等于盒子高度&#xff1a;line-height: 200px; */line-height: 200px;background-color: pink;}.son {}&…

如何做好IT类的技术面试?

我们在找工作时&#xff0c;需要结合自己的现状&#xff0c;针对意向企业做好充分准备。作为程序员&#xff0c;你有哪些面试IT技术岗的技巧&#xff1f; 方向一&#xff1a;分享你面试IT公司的小技巧 我分享一些基于广泛观察和用户反馈的面试IT公司的小技巧&#xff1a; 技术准…

孟德尔随机化-痛风

写在前面 昨天看到文献&#xff0c;称饮酒与痛风无关联&#xff0c;甚是疑惑&#xff0c;今天刚好看了一篇新文献&#xff0c;虽然不是主要讲饮酒与痛风的&#xff0c;但也有牵扯到这方面内容&#xff0c;而且是相反的内容&#xff0c;特记录一下。 孟德尔随机化-受教育程度与…

vuepress创建步骤

背景 记录vuepress配置步骤&#xff0c;以便下次使用快速上手。 读此文章之前默认您已经学会了创建vuepress项目。vuepres快速开始 最终成品 doc.jeecgflow.com 配置步骤 创建.vuepress 目录。 你的文档目录下创建一个 .vuepress 目录。 创建.vuepress/config.js module.e…

Mac窗口辅助管理工具:Magnet for mac激活版

magnet mac版是一款运行在苹果电脑上的一款优秀的窗口大小控制工具&#xff0c;拖拽窗口到屏幕边缘可以自动半屏&#xff0c;全屏或者四分之一屏幕&#xff0c;还可以设定快捷键完成分屏。这款专业的窗口管理工具当您每次将内容从一个应用移动到另一应用时&#xff0c;当您需要…

注意力机制 attention Transformer 笔记

动手学深度学习 这里写自定义目录标题 注意力加性注意力缩放点积注意力多头注意力自注意力自注意力缩放点积注意力&#xff1a;案例Transformer 注意力 注意力汇聚的输出为值的加权和 查询的长度为q&#xff0c;键的长度为k&#xff0c;值的长度为v。 q ∈ 1 q , k ∈ 1 k …

【WEB前端2024】3D智体编程:乔布斯3D纪念馆-第54课-poplang语音编程控制机器人

【WEB前端2024】3D智体编程&#xff1a;乔布斯3D纪念馆-第54课-poplang语音编程控制机器人 使用dtns.network德塔世界&#xff08;开源的智体世界引擎&#xff09;&#xff0c;策划和设计《乔布斯超大型的开源3D纪念馆》的系列教程。dtns.network是一款主要由JavaScript编写的…

SQL 对一个经常有数据更新和删除操作的表,怎样优化以减少磁盘空间的占用?

文章目录 一、定期清理不再需要的数据二、使用合适的数据类型三、压缩数据四、删除重复数据五、分区表六、索引优化七、碎片整理八、归档历史数据九、监控和评估 在数据库管理中&#xff0c;当面对一个经常进行数据更新和删除操作的表时&#xff0c;磁盘空间的有效利用是一个重…

Pogo-DroneCANPWM模块:可实现DroneCAN转PWM,DroneCAN转dshot,DroneCAN转bdshot

关键词&#xff1a;Ardupilot&#xff0c;Pixhawk&#xff0c;PWM&#xff0c;dshot&#xff0c;bdshot&#xff0c;DroneCANPWM&#xff0c;电调ESC&#xff0c;DroneCAN&#xff0c;UAVCAN&#xff0c;飞控&#xff0c;无人机&#xff0c;UAV Keywords&#xff1a;Ardupilot…

MSPM0G3507——OPENMV给M0传数据(用数据包)互相通信(以循迹为例)

OPENMV端代码 # main.py -- put your code here! import pyb, sensor, image, math, time from pyb import UART import ustruct from image import SEARCH_DS, SEARCH_EX import time import sensor, displayuart UART(3, 115200, bits8, parityNone, stop1, timeout_char10…