四.跳跃表

跳跃表(skiplist)是一种有序数据结构，它通过在每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。

redis使用跳跃表作为有序集合的底层实现之一，如果一个有序集合包含的元素数量比较多，又或者有序集合中元素的成员是比较长的字符串时，redis就会使用跳跃表来作为有序集合键的底层实现。redis只在两个地方用到跳跃表，一个是实现有序集合键，另一个是在集群节点中用作内部数据结构。

4.1 跳跃表的实现

跳跃表由redis.h/zskiplistNode和redis.h/zskiplist两个结构定义，其中zskiplistNode结构用于表示跳跃表节点，而zskiplist结构则用于保存跳跃表节点的相关信息。

typedef struct zskiplistNode{
	//层
	struct zskiplistLevel{
		//前进指针
		struct zskiplistNode *forward;
		//跨度
		unsigned int span;
	} level[];
	//后退指针
	struct zskiplistNode *backward;
	//分值
	double score;
	//成员对象
	robj *obj;
}zskiplistNode;

(1).层

跳跃表节点的level数组可以包含多个元素，每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就越快。

每次创建一个新跳跃表节点的时候，程序根据幂次定律随机生成一个介于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”。

(2).前进指针

(3).跨度

层的跨度用于记录两个节点之间的距离：

>两个节点之间的跨度越大，那么距离越远；

>指向null的所有前进指针的跨度是0。

跨度是用来计算排位(rank)的。

(4).后退指针

和可以一次跳过多个节点的前进指针不同，因为每个节点只有一个后退指针，所以每次只能后退到前一个节点。

(5)分值和成员

节点的分值是一个double类型的浮点数，跳跃表的所有节点都是按分值从小倒大排序。

节点的成员对象是一个指针，它指向一个字符串对象，而字符串对象则保存着一个SDS。

在同一张跳跃表中，各个节点保存的成员必须是唯一的，但是多个节点保存的分值却可以是相同的：分值相同的节点将按照成员对象在字典序中的大小进行排序，小的排前面。

typedef struct zskiplist{
	//层
	struct zskiplistNode *header,*tail;
	//表中节点的数量
	unsigned long length;
	//表中层数最大的节点的层数
	int level;
}zskiplist;

header和tail指针分别指向跳跃表的表头和表尾节点，通过这两个指针，程序定位表头节点和表尾节点的复杂度是O(1)。通过length属性记录节点的数量。

六.整数集合

整数集合是集合键的底层实现之一，当一个集合只包含整数值元素，并且这个集合的元素数量不多时，redis就会使用整数集合作为集合键的底层实现。

typedef struct intset{
//编码方式
uint32_t encoding;
//集合包含的元素数量
uint32_t length;
//保存元素的数组
int8_t contents[];
}intset;

contents数组是整数集合的底层实现：整数集合的每个元素都是contents的一个数据项，每个项在数组中按值的大小从小到大排列，并且数组中不包含任何重复项。

另外还有一点就是 假设一个新元素add到整数集合中，并且新元素的encoding类型比整数集合现有所有元素的类型都要长时，整数集合需要先进行升级，然后才能讲新元素添加到整数集合中。一旦对数组进行了升级，无法降级。

七.压缩列表

redis数据结构底层剖析学习笔记2

原文：https://www.cnblogs.com/juin1058/p/11573633.html