Redis跳表

理想的跳表
这里想先讲讲理想状态的跳表,不然无法理解实际跳表为什么可以缩减时间复杂度。

跳表节点间的关联方式:(索引层中的前向指针)第一层逐个链接,第二层每隔t个节点进行链接,第三层每隔2*t个节点进行链接,不断迭代。这里取t=2,画出每个节点的索引层之间的关联关系,得到如下图形式的链式结构:

Redis跳表

有点像完全二叉树的结构。因此很容易理解:节点总数为N时,层最大高度为1+logN。例如图中有8个节点,最大层高为4。

搜索规则:从头结点的索引层的末端开始向下遍历。如果第K层的下一节点小于target,则移到该节点;若不小于,则下移到第K-1层。

按照此搜索规则,假设需要查找的target为7a,则搜索路径为0d–8d–0c–4c–4b–6b–6a–7a,如下图所示:

Redis跳表

上述过程中,分别在8d、4c、6b、7a处进行比较。可见每一层都比较了一次,所以比较次数等于层数,为logN+1。所以时间复杂度为O(logN)。

如果实际的跳表按照这种形式进行设计,每次插入节点时,需要对很多结点的索引层进行调整,节点的插入删除将成为极其复杂的工作。因此,实际的跳表使用一种基于概率统计的算法,简化插入删除带来的调整工作,同时也能得到O(logN)的时间复杂度。