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
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
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。

相关实践学习
基于Redis实现在线游戏积分排行榜
本场景将介绍如何基于Redis数据库实现在线游戏中的游戏玩家积分排行榜功能。
云数据库 Redis 版使用教程
云数据库Redis版是兼容Redis协议标准的、提供持久化的内存数据库服务,基于高可靠双机热备架构及可无缝扩展的集群架构,满足高读写性能场景及容量需弹性变配的业务需求。 产品详情:https://www.aliyun.com/product/kvstore     ------------------------------------------------------------------------- 阿里云数据库体验:数据库上云实战 开发者云会免费提供一台带自建MySQL的源数据库 ECS 实例和一台目标数据库 RDS实例。跟着指引,您可以一步步实现将ECS自建数据库迁移到目标数据库RDS。 点击下方链接,领取免费ECS&RDS资源,30分钟完成数据库上云实战!https://developer.aliyun.com/adc/scenario/51eefbd1894e42f6bb9acacadd3f9121?spm=a2c6h.13788135.J_3257954370.9.4ba85f24utseFl
相关文章
|
18天前
|
存储 消息中间件 NoSQL
Redis数据结构:List类型全面解析
Redis数据结构——List类型全面解析:存储多个有序的字符串,列表中每个字符串成为元素 Eelement,最多可以存储 2^32-1 个元素。可对列表两端插入(push)和弹出(pop)、获取指定范围的元素列表等,常见命令。 底层数据结构:3.2版本之前,底层采用**压缩链表ZipList**和**双向链表LinkedList**;3.2版本之后,底层数据结构为**快速链表QuickList** 列表是一种比较灵活的数据结构,可以充当栈、队列、阻塞队列,在实际开发中有很多应用场景。
|
22天前
|
存储 NoSQL Java
介绍下Redis 的基础数据结构
本文介绍了Redis的基础数据结构,包括动态字符串(SDS)、链表和字典。SDS是Redis自实现的动态字符串,避免了C语言字符串的不足;链表实现了双向链表,提供了高效的操作;字典则类似于Java的HashMap,采用数组加链表的方式存储数据,并支持渐进式rehash,确保高并发下的性能。
介绍下Redis 的基础数据结构
|
18天前
|
存储 NoSQL 关系型数据库
Redis的ZSet底层数据结构,ZSet类型全面解析
Redis的ZSet底层数据结构,ZSet类型全面解析;应用场景、底层结构、常用命令;压缩列表ZipList、跳表SkipList;B+树与跳表对比,MySQL为什么使用B+树;ZSet为什么用跳表,而不是B+树、红黑树、二叉树
|
18天前
|
存储 NoSQL Redis
Redis常见面试题:ZSet底层数据结构,SDS、压缩列表ZipList、跳表SkipList
String类型底层数据结构,List类型全面解析,ZSet底层数据结构;简单动态字符串SDS、压缩列表ZipList、哈希表、跳表SkipList、整数数组IntSet
|
1月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(一)
数据的存储--Redis缓存存储(一)
|
1月前
|
存储 缓存 NoSQL
数据的存储--Redis缓存存储(二)
数据的存储--Redis缓存存储(二)
数据的存储--Redis缓存存储(二)
|
1月前
|
消息中间件 缓存 NoSQL
Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。
【10月更文挑战第4天】Redis 是一个高性能的键值对存储系统,常用于缓存、消息队列和会话管理等场景。随着数据增长,有时需要将 Redis 数据导出以进行分析、备份或迁移。本文详细介绍几种导出方法:1)使用 Redis 命令与重定向;2)利用 Redis 的 RDB 和 AOF 持久化功能;3)借助第三方工具如 `redis-dump`。每种方法均附有示例代码,帮助你轻松完成数据导出任务。无论数据量大小,总有一款适合你。
74 6
|
6天前
|
缓存 NoSQL 关系型数据库
大厂面试高频:如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题
本文详解缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发及缓存预热等问题,提供高可用解决方案,帮助你在大厂面试和实际工作中应对这些常见并发场景。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。
大厂面试高频:如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题
|
7天前
|
存储 缓存 NoSQL
【赵渝强老师】基于Redis的旁路缓存架构
本文介绍了引入缓存后的系统架构,通过缓存可以提升访问性能、降低网络拥堵、减轻服务负载和增强可扩展性。文中提供了相关图片和视频讲解,并讨论了数据库读写分离、分库分表等方法来减轻数据库压力。同时,文章也指出了缓存可能带来的复杂度增加、成本提高和数据一致性问题。
【赵渝强老师】基于Redis的旁路缓存架构
|
15天前
|
缓存 NoSQL Redis
Redis 缓存使用的实践
《Redis缓存最佳实践指南》涵盖缓存更新策略、缓存击穿防护、大key处理和性能优化。包括Cache Aside Pattern、Write Through、分布式锁、大key拆分和批量操作等技术,帮助你在项目中高效使用Redis缓存。
90 22