面试鸭 Java 后端面试题, 面试官:Redis 的跳表你了解多少?

Step 1

Q:: Redis 的跳表你了解多少？

A:: Redis 的跳表是一种用于有序集合（sorted set）中的数据结构。跳表是一种概率平衡的数据结构，它在每个元素上维护多个指向其他元素的指针，使得在跳表上进行搜索、插入和删除操作的时间复杂度为 O(log N)。跳表之所以在 Redis 中使用，是因为它在有序数据上的操作效率非常高，而且实现简单。Redis 的有序集合底层实现中，跳表和压缩列表是两种主要的数据结构，当有序集合中的元素较多时，会采用跳表来维护数据。

Step 2

Q:: 为什么 Redis 会选择使用跳表而不是其他平衡树结构？

A:: Redis 选择使用跳表的主要原因是跳表在实现上比平衡树简单，同时能够提供类似的时间复杂度（O(log N)）。此外，跳表在处理范围查询（range query）时表现更佳，这是因为跳表天然地支持快速跳跃访问范围内的节点。相比之下，平衡树如红黑树在实现和维护上较为复杂，而且在范围查询上的性能可能不如跳表。

Step 3

Q:: Redis 跳表的结构和原理是什么？

A:: Redis 跳表由多个层级的链表组成，每一层的链表都是下一层链表的一个子集。底层链表包含所有元素，而每一层链表包含的元素数量递减。通过在每个节点上维护指向下一层节点的指针，可以在跳表中快速跳跃到目标节点。搜索时，从最高层开始，如果发现当前节点的下一个节点值大于目标值，则移动到下一层继续搜索；如果当前节点的下一个节点值小于目标值，则沿着当前层继续向前。这样，通过逐层下降和跳跃，快速找到目标节点。