算法: skiplist 跳跃表代码实现和原理

SkipList在leveldb以及lucence中都广为使用，是比较高效的数据结构。由于它的代码以及原理实现的简单性，更为人们所接受。

所有操作均从上向下逐层查找，越上层一次next操作跨度越大。其实现是典型的空间换时间。

Skip lists  are data structures  that use probabilistic  balancing rather  than  strictly  enforced balancing. 
As a result, the algorithms  for insertion  and deletion in skip lists  are much simpler and significantly  
faster than  equivalent  algorithms  for balanced trees. 

后面的图片来自:http://www.cnblogs.com/xuqiang/archive/2011/05/22/2053516.html

后面的代码当然是我自己写的呀。

(1)SkipList图示

(2)SkipList插入

(3)SkipList删除

(3)SkipList查找

　　查找操作也是上面的套路

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实现中主要有几点需要注意:

(1) 如何支持各种数据类型的数据。 通用的做法就是 char数组保存value + char数组对应value的长度。

(2) 看图中，每个节点有多个指向不同层级的指针。代码中可以使用指针数组 + 节点的level来保存。

(3) 查找、插入、删除操作，都要找到(或者经过)需要操作点的前驱节点。这个操作可以封装起来，极大减少代码量。

(4) skiplist整体是一个链表, 设置一个头节点方便后续的各种操作。

数据结构如下:

truct SkipNode{
    int  key;       //key
    char *value;    //value,可以支持任意类型
    int  length;    //value_length, 记录数据长度
    int  level;     //保存当前节点的level
    SkipNode** next;    //记录各层后续的地址
};

skiplist.h

class SkipList{
public:
    SkipList(int level = 10);
    ~SkipList();

    //根据key获取数据
    int get(const int key, char* value, int &length);

    //链表插入新节点
    int insert(
            const int key, 
            const char* value, 
            const int length);

    //删除key对应节点
    int del(const int key);

private:
    //初始化链表头, 路过链表
    int init();

    //空间释放
    int deinit();

    //新建一个节点
    SkipNode* createNode(
            const int key, 
            const char* value, 
            const int &length,
            const int level);

    //所用随机函数获取一个level值, 用于后续新建节点使用
    int getNewNodeLevel();
   
    //init update node
    int init_updatenode();

    //get node pre(get update)
    int get_update(const int key);

    //记录skiplist支持的最大level, 以及当前高度
    int max_level;
    int curr_level;

    SkipNode* List; //skiplist 第一个节点
    SkipNode** Update;  //记录每层搜索节点的前驱节点
};

cpp代码比较长，这里就不贴了。