跳跃表是一种有序数据结构，它通过在每个节点中维持多个指向其他节点的指针，从而到达快速访问节点的目的。
跳跃表支持平均O(logN)、最坏O(N)复杂度的节点查找，还可以通过顺序性操作来批量处理节点。
在大部分情况下，跳跃表的效率可以和平衡树媲美，并且由于跳跃表的实现比平衡树更为简单，所以不少程序都使用跳跃表来代替平衡树。
Redis只在两个地方用到了跳跃表，一个是实现有序集合键，另一个是在集群节点中用作内部数据结构。
5.1 跳跃表的实现
Redis跳跃表由zskiplistNode和zskiplist两个结构定义，zskiplistNode结构用于表示跳跃表的节点，zskiplist结构用于保存跳跃表节点的相关信息，例如：节点的数量、指向表头节点和表尾节点的指针。
zskiplist结构包含以下属性：
- header：指向跳跃表的表头节点；
- tail：指向跳跃表的表尾节点；
- level：记录目前跳跃表内，层数最大的节点的层数(表头节点的层数不计算在内)；
- length：记录跳跃表的长度，即跳跃表目前包含节点的数量(表头结点不计算在内)；
zklistNode结构包含以下属性：
- level：节点中使用L1、L2等字样标记节点中的各个层，每层都含有两个属性：前进指针和跨度。前进指针用于访问位于表尾方向的其他节点，跨度记录前进指针所指向节点和当前节点的距离；
- backward：节点中使用BW字样标记节点的后退指针，它指向位于当前节点的前一个节点，后退指针在程序从表尾向表头遍历时使用；
- score：保存各个节点的分数，跳跃表中，节点按各自保存的分值从小到大排列；
- obj：保存节点中的成员对象；
5.1.1 跳跃表节点
1 typedef struct zskiplistNode { 2 // 3 层 4 struct zskiplistLevel { 5 // 6 前进指针 7 struct zskiplistNode *forward; 8 // 9 跨度 10 unsigned int span; 11 } level[]; 12 // 13 后退指针 14 struct zskiplistNode *backward; 15 // 16 分值 17 double score; 18 // 19 成员对象 20 robj *obj; 21 } zskiplistNode;
层(level)：跳跃表节点的level数组可以包含多个元素，每个元素都包含一个指向其他节点的指针，程序可以通过这些层来加快访问其他节点的速度，一般来说，层的数量越多，访问其他节点的速度就越快。每次创建一个新的跳跃表节点的时候，程序会根据幂次定律(越大的数出现的概率越小)随机生成一个介于1和32之间的值作为level数组的大小，该大小为层的"高度"。
前进指针(leve[i].forward)：每个层都有一个指向表尾方向的前进指针level[i].forward属性，用于从表头向表尾方向访问节点。
跨度(level[i].span)：用于记录两个节点之间的距离，两个节点之间的跨度越大，它们相距得就越远；指向NULL的所有前进指针的跨度都为0；跨度不是用来进行遍历操作的，而是用来计算排位的，在查找某个节点的过程中，将沿途访问过的所有层的跨度累计起来，得到的结果就是目标节点在跳跃表中的排位。
后退指针(backward)：用于从表尾向表头方向访问节点，跟可以一次跳过多个节点的前进指针不同，由于每个节点只有一个后退指针，所以每次只能后退至前一个节点。
分值(score)和成员(obj)：节点的分值是一个double类型的浮点数，跳跃表中的所有节点都按分值从小到大来排序；节点中的成员对象是一个指针，它指向一个字符串对象，而字符串对象则保存着一个SDS值。当多个节点保存的分值相同时，会按照成员对象在字典序中的大小来进行排序，成员对象较小的节点会排在前面，成员对象较大的节点会排在后面。
5.1.2 跳跃表
仅靠多个跳跃表节点也可以组成一个跳跃表，但是通过使用一个zskiplist结构来持有这些节点，程序可以更方便地对整个跳跃表进行处理，比如：快速访问跳跃表的表头节点和表尾节点，或者快速地获取跳跃表节点的数量等信息；
zskiplist结构如下：
typedef struct zskiplist { // 表头节点和表尾节点 structz skiplistNode *header, *tail; // 表中节点的数量 unsigned long length; // 表中层数最大的节点的层数 int level; } zskiplist;
header和tail指针分别指向skiplist的表头节点和表尾节点，通过这两个指针，程序定位表头节点和表尾节点的时间复杂度为O(1)；
通过length属性来记录节点的数量，程序可以在O(1)时间复杂度内返回跳跃表的长度；
level属性则用于在O(1)时间复杂度内获取跳跃表中层高最大的那个节点的层数量；
浙公网安备 33010602011771号