有关跳跃表的干货都在这里

作者: 全菜工程师小辉 | 来源:发表于2019-07-08 13:40 被阅读3次

    跳表的数据结构

    跳表全称叫做跳跃表,简称跳表。跳表是一个随机化的数据结构,实质就是一种可以进行二分查找的有序链表。跳表在原有的有序链表上面增加了多级索引,通过索引来实现快速查找。跳表不仅能提高搜索性能,同时也可以提高插入和删除操作的性能。

    跳表的数据结构

    其中-1表示INT_MIN, 链表的最小值,1表示INT_MAX,链表的最大值。

    跳表的性质

    1. 由很多层结构组成
    2. 每一层都是一个有序的链表
    3. 最底层(Level 1)的链表包含所有元素
    4. 如果一个元素出现在Level i的链表中,则它在Level i之下的链表也都会出现。
    5. 每个节点包含两个指针,一个指向同一链表中的下一个元素,一个指向下面一层的元素。

    1. 跳表的get操作

    查找元素117的过程

    例子:查找元素 117

    1. 比较21,比21大,往后面找
    2. 比较37, 比37大,比链表最大值小,从37的下面一层开始找
    3. 比较71, 比71大,比链表最大值小,从71的下面一层开始找
    4. 比较85,比85大,从后面找
    5. 比较117,等于117, 找到了节点。

    2. 跳表的insert操作

    先确定该元素要占据的层数 K(采用丢硬币的方式,这完全是随机的)

    然后在 Level 1 ... Level K 各个层的链表都插入元素。

    例子:插入 119, K = 2

    跳表的insert操作

    如果 K 大于链表的层数,则要添加新的层。

    例子:插入 119, K = 4

    跳表的insert操作

    丢硬币决定K的值

    插入元素的时候,元素所占有的层数完全是随机的,通过一下随机算法产生:

    public int random_level() {
        int k = 1;
        while (Math.random() <= 0.5f) {
            k++;
        }
        return k;
    }
    

    相当于做一次丢硬币的实验,如果遇到正面,继续丢,遇到反面,则停止。各个元素的层数,期望值是2层。

    3. 跳表的delete操作

    在各个层中找到包含 x 的节点,使用标准的 delete from list 方法删除该节点。

    例子:删除 71

    跳表的delete操作

    实现步骤

    1. 定义一个跳表的Node类
    2. 私有变量,保存层数K和链表最高层最小的节点(即最左结点)
    3. 按照上面的图,写出每个函数,注意边界判断

    需求只要很明确,接下来都是体力活了。代码就不写了,毕竟跳跃表只是个思想,很多细节东西都是因人而异,因业务而异。

    总结

    大部分编程语言中的Map类型都是通过红黑树实现的,我们在写程序的时候,可以直接拿过来用,不用自己再去实现一个红黑树。但是跳表并没有一个现成的实现,所以在开发中,如果要使用跳表这种数据结构,需要自己先去实现。

    哎呀,如果我的名片丢了。微信搜索“全菜工程师小辉”,依然可以找到我

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