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Redis为什么选择跳表而不是B+树?跳表的优势和缺点分析

时间:2023-06-28 22:16:39 Redis

Redis是一个开源的内存数据库,它支持多种数据类型,如字符串、列表、集合、散列、有序集合等。其中,有序集合是一种非常重要的数据类型,它可以存储一组带有分数的元素,并按照分数进行排序。有序集合可以用于实现排行榜、时间轴、优先队列等功能。

那么,Redis是如何实现有序集合的呢?它使用了一种叫做跳表(skiplist)的数据结构。跳表是一种基于链表的数据结构,它在链表的基础上增加了多级索引,使得查找、插入、删除等操作的时间复杂度降低到了O(logn)。跳表的结构如下图所示:

跳表中有多个层级,每个层级都是一个有序链表,最底层包含了所有的元素,每个元素都有一个指向下一个元素的指针。每个层级之间都有一定的概率(通常为1/2)来决定是否将某个元素提升到上一层,并建立一个指向上一层对应元素的指针。这样,每个层级都相当于是下一层级的一个子集,越往上,元素越少,索引越粗。当我们要查找一个元素时,我们可以从最高层开始,沿着指针移动,如果当前元素大于目标元素,则向下移动到下一层;如果当前元素小于目标元素,则向右移动到下一个元素;如果当前元素等于目标元素,则查找成功。这样,我们可以利用跳表的多级索引来快速定位目标元素。

那么,为什么Redis选择了跳表而不是B+树呢?B+树是另一种常用的数据结构,它也可以实现有序集合的功能。B+树是一种平衡的多路搜索树,它将数据分散存储在多个节点中,每个节点可以存储多个键值对,并按照键进行排序。B+树的结构如下图所示:

B+树中有两种类型的节点:内部节点和叶子节点。内部节点只存储键,不存储值,它们用来组织和索引数据;叶子节点存储键值对,并且按照键进行排序,它们用来存储和访问数据。叶子节点之间还通过指针相连,形成一个有序链表。当我们要查找一个键值对时,我们可以从根节点开始,沿着指针移动,如果当前节点是内部节点,则根据键找到对应的子节点。