Redis跳表数据添加新Key的实现算法（redis跳表添加key）

Redis跳表数据添加新Key的实现算法

Redis是一款开源的高性能Key-Value存储系统，被广泛用于缓存、消息队列、实时推荐等场景。其内部实现了跳表这种数据结构，用于快速地查找和访问数据。在Redis中，当需要插入新的Key-Value键值对时，跳表是如何实现这个过程的呢？本文将介绍Redis跳表数据添加新Key的具体实现算法和代码。

跳表简介

跳表是一种元素有序的数据结构，其实现基于链表。它通过升维的方式，把一维的链表变成了多维的结构，从而实现快速地查找和访问数据。跳表最开始是在1990年由William Pugh发明，因其在维护链式结构中，较长的链表往往访问次数较多，时间复杂度较高的问题上，提供了一种很好的解决方案。

Redis跳表的实现算法

当向Redis跳表中添加新的Key-Value键值对时，跳表的实现算法可以分为以下几个步骤：

1. 需要生成一个包含随机层数的新节点，这个层数决定了元素的搜索速度和性能。在Redis的跳表中，层数是根据以下方式生成的：

“`

int getRandomLevel(void) {

int level = 1;

while ((rand() & 0xFFFF)

level += 1;

return (level

}

RANDOM SKIPLIST P在Redis中定义为0.25，REDIS_SKIPLIST_MAXLEVEL定义为32，因此如果随机数小于0.25，将继续生成更高一级的节点，直到达到随机生成的层数或者达到32层为止。

2. 然后，将新节点插入到跳表中。为了保证跳表的有序性，需要找到大于等于新节点的前一个节点，通常使用“前进”指针，在多维结构中快速定位并移动查找位置。跳表中的每个节点都包含多个层级，每个层级包含一个指向下一个节点的指针，用来定位下一个节点。假设要插入的新节点的键值对为(key, value)，代码实现如下：

dictEntry *skiplistInsert(dict *dict, void *key, void *val) {

dictEntry *update[REDIS_SKIPLIST_MAXLEVEL], *x;

unsigned int rank[REDIS_SKIPLIST_MAXLEVEL];

int i, level;

assert(!dictFind(dict,key));

/* 首先找到新节点插入的位置 */

x = dict->header;

for (i = dict->level-1; i >= 0; i–) {

while (x->level[i].forward &&

dict->compare(x->level[i].forward->key,key)

x = x->level[i].forward;

update[i] = x;

}

level = getRandomLevel();

if (level > dict->level) {

for (i = dict->level; i

rank[i] = 0;

update[i] = dict->header;

update[i]->level[i].span = dict->size;

}

dict->level = level;

}

/* 插入新节点 */

x = dictCreateNode(dict,key);

for (i = 0; i

x->level[i].forward = update[i]->level[i].forward;

update[i]->level[i].forward = x;

/* 计算新节点的跨度，用于快速定位插入位置 */

x->level[i].span = update[i]->level[i].span-(rank[0]-rank[i]);

update[i]->level[i].span = (rank[0]-rank[i])+1;

}

for (i = level; i level; i++) {

update[i]->level[i].span++;

}

x->backward = (update[0] == dict->header) ? NULL : update[0];

if (x->level[0].forward)

x->level[0].forward->backward = x;

else

dict->tl = x;

dict->size++;

return x;

}

在插入新节点时，也需要重新计算每个节点的span属性，它表示某个节点和后面的第一个节点之间的距离。当有新的节点插入时，它的span属性会影响和它相邻的节点的span属性。

3. 需要对新键值对的值进行更新。如果对应Key在Redis中已经存在，则需要更新对应的Value值；否则，需要新建一个字典节点，并且将新节点的指针保存到字典中，以供之后的查询。

代码实现

Redis跳表的实现代码可以在Redis官方源码中找到，路径为src/dict.h和src/dict.c。以下是一个简单的示例用法：

#include

#include “dict.h”

void mn() {

dict *mydict;

dictEntry *entry;

mydict = dictCreate(&mydictDictType,NULL);

// add a new key-value to the dict

dictAdd(mydict,”hello”,”world”);

// find the value of the key

entry = dictFind(mydict,”hello”);

if (entry) {

printf(“found: %s\n”,(char*)entry->val);

} else {

printf(“not found\n”);

}

}

在这个示例中，我们创建了一个新的dict对象，并将键"hello"与值"world"添加到这个dict对象中，然后通过调用dictFind方法可以查找键值对。这个方法将返回一个dictEntry结构体指针。

总结

Redis跳表是一种高效的数据结构，可以应用在很多场景。在Redis中，它被广泛地应用在快速定位和访问数据的场景中，例如缓存、搜索引擎、消息队列等。通过本文的介绍，我们了解了Redis跳表在添加新Key时的实现算法和代码，希望对大家学习Redis和跳表数据结构有所帮助。

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