Redis学习(3)——链表

1、Redis链表介绍

​ Redis链表使用双向无环链表,每个元素都是一个结点。所以这也代表了它的插入和删除操作非常快,时间复杂度为 O(1),索引定位很慢,时间复杂度为 O(n)。如图所示,Redis使用一个listNode结构来表示。

typedef struct listNode
    { 
        // 前置节点 
        struct listNode *prev; 
        // 后置节点 
        struct listNode *next; 
        // 节点的值 
        void *value; 
    } listNode;

Redis链表使用双向无环链表。

2、List结构

同时Redis为了方便的操作链表,提供了一个list结构来持有链表。如下图所示

typedef struct list{
    //表头节点
    listNode *head;
    //表尾节点
    listNode *tail;
    //链表所包含的节点数量
    unsigned long len;
    //节点值复制函数
    void *(*dup)(void *ptr);
    //节点值释放函数
    void *(*free)(void *ptr);
    //节点值对比函数
    int (*match)(void *ptr,void *key);
}list;

Redis链表结构其主要特性如下:

  • 双向:链表节点带有前驱、后继指针获取某个节点的前驱、后继节点的时间复杂度为0(1)。
  • 无环: 链表为非循环链表表头节点的前驱指针和表尾节点的后继指针都指向NULL,对链表的访问以NULL为终点。
  • 带表头指针和表尾指针:通过list结构中的head和tail指针,获取表头和表尾节点的时间复杂度都为O(1)。
  • 带链表长度计数器:通过list结构的len属性获取节点数量的时间复杂度为O(1)。
  • 多态:链表节点使用void*指针保存节点的值,并且可以通过list结构的dup、free、match三个属性为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用来保存各种不同类型的值。

3、双向链表的好处

​ 链表在Redis中的应用非常广泛,列表对象的底层实现之一就是链表。此外如发布订阅、慢查询、监视器等功能也用到了链表。我们现在简单想一想Redis为什么要使用双向无环链表这种数据结构,而不是使用数组、单向链表等。既然列表对象的底层实现之一是链表,那么我们通过一个表格来分析列表对象的常用操作命令。如果分别使用数组、单链表和双向链表实现列表对象的时间复杂度对照如下:

操作\时间复杂度 数组 单链表 双向链表
rpush(从右边添加元素) O(1) O(1) O(1)
lpush(从左边添加元素) 0(N) O(1) O(1)
lpop (从右边删除元素) O(1) O(1) O(1)
rpop (从左边删除元素) O(N) O(1) O(1)
lindex(获取指定索引下标的元素) O(1) O(N) O(N)
len (获取长度) O(N) O(N) O(1)
linsert(向某个元素前或后插入元素) O(N) O(N) O(1)
lrem (删除指定元素) O(N) O(N) O(N)
lset (修改指定索引下标元素) O(N) O(N) O(N)