Redis数据结构—跳跃表 skiplist

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
简介: Redis数据结构—跳跃表 skiplist

       Redis是一个高性能的键值存储系统,它支持多种类型的数据结构来存储数据,包括字符串、哈希、列表、集合、有序集合等。其中,有序集合(Sorted Set)是一个特殊的数据结构,它能够存储成对的成员和分数,并且可以通过分数对成员进行排序。


       有序集合内部使用跳跃表(Skip List)作为其底层实现。跳跃表是一种概率型数据结构,它通过多层链表的方式,能够在对数期望时间内完成数据的插入、删除和查找操作。下面是跳跃表的一些基本特性:

  1. 多层链表结构:跳跃表由多层链表构成,每一层都是有序的。最底层的链表包含了所有元素,而每上升一层,链表中的元素数量就减少,但元素的跨度增加。
  2. 随机化层级:每个元素在跳跃表中的位置是随机确定的,通常使用1/2的概率决定当前元素是否提升到上一层。
  3. 快速访问:由于跳跃表的多层结构,可以在较短的路径上快速跳过多个元素,从而实现快速的查找操作。
  4. 动态调整:跳跃表可以在元素插入和删除时动态调整其层级结构,以保持操作的高效性。
  5. 有序性:跳跃表保证了元素的有序性,可以按照元素的自然顺序或者自定义的顺序进行排序
  6. 空间效率:相比于平衡树,跳跃表在某些情况下具有更好的空间效率,因为它不需要在每个节点上存储平衡因子。

       Redis使用跳跃表来实现有序集合,使得有序集合的操作非常高效,包括范围查询、成员的增加和删除等。跳跃表的这些特性使得Redis在处理大量数据时能够保持高性能。

       假设我们有一个有序集合,我们需要存储一些员工的姓名和他们的入职日期作为分数。我们希望按照入职日期对员工进行排序。以下是一些员工的姓名和入职日期:

  • Alice,入职日期:2010-01-01
  • Bob,入职日期:2012-03-15
  • Charlie,入职日期:2009-06-22
  • David,入职日期:2013-09-30

我们将这些员工信息添加到Redis的有序集合中:

  1. Alice的分数是20100101(日期转换为一个数值,例如2010年1月1日转换为20100101)。
  2. Bob的分数是20120315。
  3. Charlie的分数是20090622。
  4. David的分数是20130930。

在Redis内部,这些数据可能会以跳跃表的形式存储,类似于以下结构:


[Alice]->[Bob]->[David] ↓ ↓ [Charlie]----------------------------->


       在这个跳跃表中,最底层包含了所有元素,而Charlie由于随机化过程可能被提升到了第二层。这样,当我们需要查找或者遍历员工时,可以快速跳过一些元素,提高查找效率。


       例如,如果我们想要找到所有在2010年之后入职的员工,我们可以从列表的头部开始,快速跳过Charlie,然后找到Alice和Bob。由于David的分数(20130930)大于20100000,我们也可以快速地定位到他。


       跳跃表的这种结构使得有序集合的操作非常高效,尤其是在进行范围查询和有序遍历时。Redis利用跳跃表的这些特性,提供了非常快速的有序集合操作,包括但不限于:

  • ZADD:向有序集合添加元素。
  • ZRANGE:获取有序集合中指定范围内的元素。
  • ZREM:从有序集合中删除元素。
  • ZCARD:获取有序集合中的元素数量。

       这些操作都可以在对数时间内完成,使得Redis的有序集合成为一个非常强大的工具,用于处理需要排序的数据集合。

相关文章
|
3月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
Redis各类数据结构详细介绍及其在Go语言Gin框架下实践应用
这只是利用Go语言和Gin框架与Redis交互最基础部分展示;根据具体业务需求可能需要更复杂查询、事务处理或订阅发布功能实现更多高级特性应用场景。
299 86
|
3月前
|
存储 消息中间件 NoSQL
Redis数据结构:别小看这5把“瑞士军刀”,用好了性能飙升!
Redis提供5种基础数据结构及多种高级结构,如String、Hash、List、Set、ZSet,底层通过SDS、跳表等实现高效操作。灵活运用可解决缓存、计数、消息队列、排行榜等问题,结合Bitmap、HyperLogLog、GEO更可应对签到、UV统计、地理位置等场景,是高性能应用的核心利器。
|
3月前
|
存储 缓存 NoSQL
Redis基础命令与数据结构概览
Redis是一个功能强大的键值存储系统,提供了丰富的数据结构以及相应的操作命令来满足现代应用程序对于高速读写和灵活数据处理的需求。通过掌握这些基础命令,开发者能够高效地对Redis进行操作,实现数据存储和管理的高性能方案。
123 12
|
3月前
|
存储 消息中间件 NoSQL
【Redis】常用数据结构之List篇:从常用命令到典型使用场景
本文将系统探讨 Redis List 的核心特性、完整命令体系、底层存储实现以及典型实践场景,为读者构建从理论到应用的完整认知框架,助力开发者在实际业务中高效运用这一数据结构解决问题。
|
7月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
美团面试:MySQL有1000w数据,redis只存20w的数据,如何做 缓存 设计?
|
2月前
|
缓存 负载均衡 监控
135_负载均衡:Redis缓存 - 提高缓存命中率的配置与最佳实践
在现代大型语言模型(LLM)部署架构中,缓存系统扮演着至关重要的角色。随着LLM应用规模的不断扩大和用户需求的持续增长,如何构建高效、可靠的缓存架构成为系统性能优化的核心挑战。Redis作为业界领先的内存数据库,因其高性能、丰富的数据结构和灵活的配置选项,已成为LLM部署中首选的缓存解决方案。
|
3月前
|
存储 缓存 NoSQL
Redis专题-实战篇二-商户查询缓存
本文介绍了缓存的基本概念、应用场景及实现方式,涵盖Redis缓存设计、缓存更新策略、缓存穿透问题及其解决方案。重点讲解了缓存空对象与布隆过滤器的使用,并通过代码示例演示了商铺查询的缓存优化实践。
209 1
Redis专题-实战篇二-商户查询缓存
|
2月前
|
缓存 运维 监控
Redis 7.0 高性能缓存架构设计与优化
🌟蒋星熠Jaxonic,技术宇宙中的星际旅人。深耕Redis 7.0高性能缓存架构,探索函数化编程、多层缓存、集群优化与分片消息系统,用代码在二进制星河中谱写极客诗篇。
|
7月前
|
缓存 NoSQL Java
Redis+Caffeine构建高性能二级缓存
大家好,我是摘星。今天为大家带来的是Redis+Caffeine构建高性能二级缓存,废话不多说直接开始~
994 0
|
3月前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
Redis缓存和分布式锁
Redis 是一种高性能的键值存储系统,广泛用于缓存、消息队列和内存数据库。其典型应用包括缓解关系型数据库压力,通过缓存热点数据提高查询效率,支持高并发访问。此外,Redis 还可用于实现分布式锁,解决分布式系统中的资源竞争问题。文章还探讨了缓存的更新策略、缓存穿透与雪崩的解决方案,以及 Redlock 算法等关键技术。

热门文章

最新文章