【Redis】數據結構 - 鏈表

概述

鏈表提供順序訪問方式，有高效的節點重排能力和節點增刪能力。

Redis由C語言實現， 但C語言沒有自帶鏈表的數據結構。因此Redis構建了自己的鏈表實現。

Redis應用廣泛， 例如列表鍵的底層實現之一就是鏈表。當一個列表建包含了數量較多的元素時，又或者列表中包含的元素都是比較長的字符串時， Redis就會使用鏈表作爲鏈表建的底層實現。

除鏈表建外，發佈與訂閱、慢查詢、監視器等功能也用到了鏈表， Redis服務器本身還是用鏈表來保存多個客戶端的狀態信息，以及使用鏈表構建客戶端輸出緩衝區

結構定義

鏈表節點的結構體(C語言)

typedef struct listNode{
	// 前置節點
	struct listNode *prev;
	// 後置節點
	struct listNode *next;
	// 值
	void *value;
}listNode;

用list鏈表來持有鏈表, 操作起來更爲方便

鏈表結構體:

typedef struct list{
	// 鏈表頭結點
	listNode *head;
	// 鏈表尾節點
	listNode *tail;
	// 鏈表包含節點數
	unsigned long len;
	// 節點複製函數
	void *(*dup)(void *ptr);
	// 節點值釋放函數
	void (*free)(void *prt);
	// 節點值對比函數
	void (*match)(void *ptr, void *key);
}list;

特性

• 雙向鏈表, 訪問一個節點的前一個節點或後一個節點的時間複雜度均爲O(1)
• 無環: 訪問到NULL即爲鏈表終點
• 帶頭指針和尾指針: 訪問鏈表兩端的時間複雜度爲O(1)
• 帶鏈表長度計數器: 獲得鏈表長度時間複雜度爲O(1)
• 多態:提供void *類型的value值可以複製任意類型數據, 且可以自行設置複製、釋放、比較等操作函數.

API

函數	作用	時間複雜度
listSetDupMethod	將給定的函數設置爲鏈表的節點值複製函數	複製函數可以通過鏈表的dup 屬性直接獲得，O(1)
listGetDupMethod	返回鏈表當前正在使用的節點值複製函數	O(1)
listSetFreeMethod	將給定的函數設置爲鏈表的節點值釋放函數	釋放函數可以通過鏈表的free 屬性直接獲得，O(1)
listGetFree	返回鏈表當前正在使用的節點值釋放函數	O(1)
listSetMatchMethod	將給定的函數設置爲鏈表的節點值對比函數	對比函數可以通過鏈表的match 屬性直接獲得，O(1)
listGetMatchMethod	返回鏈表當前正在使用的節點值對比函數	O(1)
listLength	返回鏈表的長度（包含了多少個節點）	鏈表長度可以通過鏈表的len 屬性直接獲得，O(1)
listFirst	返回鏈表的表頭節點	表頭節點可以通過鏈表的head 屬性直接獲得，O(1)
listLast	返回鏈表的表尾節點	表尾節點可以通過鏈表的tail 屬性直接獲得，O(1)
listPrevNode	返回給定節點的前置節點	前置節點可以通過節點的prev 屬性直接獲得，O(1)
listNextNode	返回給定節點的後置節點	後置節點可以通過節點的next 屬性直接獲得，O(1)
listNodeValue	返回給定節點目前正在保存的值	節點值可以通過節點的value屬性直接獲得，O(1)
listCreate	創建一個不包含任何節點的新鏈表	O(1)
listAddNodeHead	將一個包含給定值的新節點添加到給定鏈表 的表頭	O(1)
listAddNodeTail	將一個包含給定值的新節點添加到給定鏈表 的表尾	O(1)
listInsertNode	將一個包含給定值的新節點添加到給定節點 的之前或者之後	O(1)
listSearchKey	查找並返回鏈表中包含給定值的節點	O(N)，N 爲鏈表長度
listIndex	返回鏈表在給定索引上的節點	O(N)，N 爲鏈表長度
listDelNode	從鏈表中刪除給定節點	O(N)，N 爲鏈表長度
listRotate	將鏈表的表尾節點彈出，然後將被彈出的節 點插入到鏈表的表頭，成爲新的表頭節點	O(1)
listDup	複製一個給定鏈表的副本	O(N)，N 爲鏈表長度
listRelease	釋放給定鏈表，以及鏈表中的所有節點	O(N)，N 爲鏈表長度

參考: 《redis設計與實現》