在 Redis 中，跳表（Skip List）是一种可以用来实现有序集合（Sorted Set）的数据结构。
虽然 Redis 的有序集合主要使用的是基于跳表和哈希表的混合结构，但跳表是其实现高效范围查询的关键部分。
以下是关于 Redis 中跳表实现原理的详细说明：
一、跳表的基本概念
跳表是一种可以进行快速查找、插入、删除操作的概率性数据结构。它通过构建多级索引的方式，允许以对数时间复杂度执行这些操作。
相比平衡树等其他数据结构，跳表的优势在于其算法简单易懂，易于实现，并且在实际应用中表现出色。
二、跳表的工作原理
- 层级结构：跳表由多层链表组成，底层是一个完整的有序链表，而每一层之上的链表都是下一层链表的一个“快进”版本，即包含的元素更少。通常情况下，越往上的层次包含的元素越少，这样就可以实现快速跳跃访问。
- 节点结构：每个节点不仅包含指向同一层下一个节点的指针，还包含指向更低一层相同节点的指针。这意味着从高层开始搜索时，可以通过这些指针迅速向下层移动，直到找到目标位置或确定目标不存在为止。
- 随机层数：当新元素被添加到跳表时，决定该元素将出现在多少个层级上是基于一个概率分布来随机决定的。Redis 默认使用的概率是 0.25（即平均而言，每4个节点中就有一个会出现在下一层），这有助于保持跳表的高度相对较低，从而保证操作的时间复杂度接近 O(log n)。
三、Redis 中的跳表实现特点
- ZSET 结构：在 Redis 中，有序集合（ZSET）是由一个跳表和一个哈希表共同构成的。跳表用于维持元素的排序，支持高效的范围查询；哈希表则用于加速单个元素的查找速度。
- 性能优化：由于 Redis 使用了特殊的编码方式以及针对特定情况下的优化（如小范围内的数据采用压缩列表ziplist存储），使得跳表在实际使用中的性能非常优越。
- 动态调整：随着数据量的变化，Redis 的跳表能够动态调整自身结构以适应新的数据分布情况，确保查询效率。
综上所述，Redis 利用跳表提供了一种既简单又高效的解决方案来处理需要保持有序的数据集，特别是在需要频繁进行范围查询的情况下表现尤为突出。
通过结合哈希表与跳表的优点，Redis 实现了对有序集合的支持，使其成为处理诸如排行榜、带权重的消息队列等场景的理想选择。
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