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面试题:Redis跳跃表中如何实现节点的插入操作

请详细描述Redis跳跃表插入一个新节点的具体步骤,包括如何确定新节点的层数,以及如何修改相关指针以维持跳跃表的结构。
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数据库Redis

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面试题答案

一键面试
  1. 确定新节点的层数

    • Redis跳跃表节点的层数是随机生成的。在Redis的实现中,使用一个随机函数来决定新节点的层数。具体来说,随机函数以一定概率(通常是1/2)决定是否让新节点的层数增加1。
    • 生成随机层数的代码示例(简化的伪代码):
    int randomLevel() {
        int level = 1;
        while ((random() & 0xFFFF) < (0.5 * 0xFFFF)) {
            level++;
        }
        return (level < ZSKIPLIST_MAXLEVEL)? level : ZSKIPLIST_MAXLEVEL;
    }
    
    • 这里ZSKIPLIST_MAXLEVEL是跳跃表允许的最大层数(在Redis中通常定义为32)。
  2. 插入新节点并修改指针

    • 首先从跳跃表的表头开始,沿着当前层的指针查找插入位置。在每一层,从表头的当前层指针开始,比较节点的键值,找到第一个键值大于要插入节点键值的节点x,记录下当前层的x节点到一个数组update中,然后下降到下一层继续查找。
    • 查找结束后,update数组中记录了每一层插入位置的前驱节点。
    • 创建新节点,设置新节点的键值、层数等信息。
    • 从最底层开始,修改指针将新节点插入到跳跃表中。对于每一层i,将update[i]forward[i]指针指向新节点,同时将新节点的forward[i]指针指向update[i]->forward[i]原来指向的节点。
    • 例如,假设要插入的新节点为newNode,当前层的前驱节点为update[i]
    newNode->forward[i] = update[i]->forward[i];
    update[i]->forward[i] = newNode;
    
    • 这样就完成了新节点在该层的插入,重复这个过程直到最高层,从而维持跳跃表的结构。

通过以上步骤,就可以在Redis跳跃表中成功插入一个新节点。