面试题：Redis跳跃表如何在插入节点时维护其多层结构的平衡？

Question

当向Redis跳跃表插入新节点时，系统需要调整多层索引结构以保证查询效率，阐述这个过程中涉及到的具体操作和策略。

Answer 1

1. 确定插入位置
   • 从跳跃表的最高层开始，沿着每一层的链表进行查找，比较当前节点的分值（score）。
   • 如果当前节点的分值小于要插入节点的分值，则向右移动到下一个节点；如果当前节点的分值大于要插入节点的分值，则向下移动到下一层。
   • 持续这个过程，直到在最底层链表找到合适的插入位置。
2. 生成随机层数
   • Redis跳跃表通过随机化的方式确定新插入节点的层数。通常采用抛硬币的方式，假设抛硬币正面向上的概率为p（Redis默认p = 0.25）。
   • 从第一层开始，每次抛硬币，如果正面向上，则新节点的层数加1，继续抛硬币，直到出现反面，此时得到新节点的层数。
3. 插入节点
   • 为新节点分配内存空间，并初始化其分值、成员对象以及指针数组（根据生成的随机层数确定数组大小）。
   • 从最高层到最底层，依次调整指针，将新节点插入到每一层链表的合适位置。
   • 在插入过程中，需要记录每一层的前驱节点，以便正确调整指针。
4. 更新指针
   • 对于每一层链表，将前驱节点的后继指针指向新插入节点，同时将新插入节点的后继指针指向原来前驱节点的后继节点。
   • 通过这种方式，将新节点正确地插入到每一层链表中，完成多层索引结构的调整，以保证跳跃表的查询效率。