redis中跳表zset的具体使用

admin Redis

2024-03-01 0 707

跳表的基本思想

Skip List(跳跃列表)这种随机的数据结构，可以看做是一个二叉树的变种，它在性能上与红黑树、AVL树很相近；但是Skip List(跳跃列表)的实现相比前两者要简单很多，目前Redis的zset实现采用了Skip List(跳跃列表)。

特点

1、分层，每层由有序链表构成2、头节点在每层出现3、某个节点如果在上层出现，那在下层也出现4、节点的层数是随机的

节点与结构

跳跃表节点zskiplistNode

/* ZSETs use a specialized version of Skiplists */
typedef struct zskiplistNode {
sds ele;
double score;
struct zskiplistNode *backward;
struct zskiplistLevel {
struct zskiplistNode *forward;
unsigned long span;
} level[];
} zskiplistNode;

属性

ele：存储字符串数据
score：存储排序分值
*backward：指针，指向当前节点最底层的前一个节点
level[]：柔性数组，随机生成1-64的值
forward：指向本层下一个节点
span：本层下个节点到本节点的元素个数

跳跃表链表

typedef struct zskiplist {
struct zskiplistNode *header, *tail;
unsigned long length;
int level;
} zskiplist;

属性

header，tail：头节点和尾节点
length：跳跃表长度（不包括头节点）
tail：跳跃表高度

跳表的设计思想和优势

1、能够同时拥有链表和数优势的数据结构，既有链表插入快的特点又有数组查询快的特点2、随机跨越层数3、最底层的链表是双向链表，包含所有元素4、对于有序链表查询优化，相比较于平衡数来说，更好实现5、内存占用上来看，相比较于平衡数会更少

API解析

Tip：以下的zsl为zskiplist

zslCreate（创建跳跃表）

/* Create a new skiplist. */
zskiplist *zslCreate(void) {
int j;
zskiplist *zsl;

zsl = zmalloc(sizeof(*zsl));
zsl->level = 1;
zsl->length = 0;
zsl->header = zslCreateNode(ZSKIPLIST_MAXLEVEL,0,NULL);
for (j = 0; j < ZSKIPLIST_MAXLEVEL; j++) {
zsl->header->level[j].forward = NULL;
zsl->header->level[j].span = 0;
}
zsl->header->backward = NULL;
zsl->tail = NULL;
return zsl;
}

大致流程：1、定义一个zsl，申请内存，赋初始值2、调用zslCreateNode创建出头节点3、每层头节点赋初始值4、尾节点赋null值

zslCreateNode（创建节点）

/* Create a skiplist node with the specified number of levels.
* The SDS string \’ele\’ is referenced by the node after the call. */
zskiplistNode *zslCreateNode(int level, double score, sds ele) {
zskiplistNode *zn =
zmalloc(sizeof(*zn)+level*sizeof(struct zskiplistLevel));
zn->score = score;
zn->ele = ele;
return zn;
}

大致流程：1、申请内存（节点内存和柔性数组的内存）2、属性赋值

zslGetRank（查找排位）

排位就是累积跨越的节点数量

unsigned long zslGetRank(zskiplist *zsl, double score, sds ele) {
zskiplistNode *x;
unsigned long rank = 0;
int i;

/* x might be equal to zsl->header, so test if obj is non-NULL */
if (x->ele && x->score == score && sdscmp(x->ele,ele) == 0) {
return rank;
}
}
return 0;
}

大致流程：1、从最上层开始遍历节点并对比元素，对比score2、如果当前分值大雨下一个分值，则累加span（比对分值，如果分值一样就比对ele）3、指向本层的下一个节点4、如果找到了，也就是ele相同，则返回

zslDelete（删除节点）

int zslDelete(zskiplist *zsl, double score, sds ele, zskiplistNode **node) {
zskiplistNode *update[ZSKIPLIST_MAXLEVEL], *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;
}
/* We may have multiple elements with the same score, what we need
* is to find the element with both the right score and object. */
x = x->level[0].forward;
if (x && score == x->score && sdscmp(x->ele,ele) == 0) {
zslDeleteNode(zsl, x, update);
if (!node)
zslFreeNode(x);
else
*node = x;
return 1;
}
return 0; /* not found */
}