Skip List定義

Skip List 完整實(shí)現(xiàn)

//每個節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
typedef  struct nodeStructure  
{  
    int key;    
    int value;  
    struct nodeStructure *forward[1];  
}nodeStructure;  

//跳躍表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
typedef  struct skiplist  
{  
    int level;  
    nodeStructure *header;  
}skiplist;  

下面是跳表的基本操作

節(jié)點(diǎn)的創(chuàng)建

nodeStructure* createNode(int level,int key,int value)  
{  
 
  nodeStructure *ns=(nodeStructure *)malloc(sizeof(nodeStructure)+level*sizeof(nodeStructure*));    
 
   ns->key=key;    
   ns->value=value;    
   return ns;    
}  

列表的初始化
列表的初始化需要初始化頭部，并使頭部每層（根據(jù)事先定義的MAX_LEVEL）指向末尾（NULL）得运。

skiplist* createSkiplist()  
{  
   skiplist *sl=(skiplist *)malloc(sizeof(skiplist));    
   sl->level=0;    
   sl->header=createNode(MAX_LEVEL-1,0,0);    
   for(int i=0;i<MAX_LEVEL;i++)    
   {    
       sl->header->forward[i]=NULL;    
   }  
   return sl;  
}  

插入元素

插入元素的時候元素所占有的層數(shù)完全是隨機(jī)的蛾默，通過隨機(jī)算法產(chǎn)生

int randomLevel()    
{  
    int k=1;  
    while (rand()%2)    
        k++;    
    k=(k<MAX_LEVEL)?k:MAX_LEVEL;  
    return k;    
}  

跳表的插入需要三個步驟坪蚁，第一步需要查找到在每層待插入位置，然后需要隨機(jī)產(chǎn)生一個層數(shù)，最后就是從高層至下插入两残，插入時算法和普通鏈表的插入完全相同裤纹。

bool insert(skiplist *sl,int key,int value)  
{  
    nodeStructure *update[MAX_LEVEL];  
    nodeStructure *p, *q = NULL;  
    p=sl->header;  
    int k=sl->level;  
  
    //從最高層往下查找需要插入的位置  
    //填充update  
    for(int i=k-1; i >= 0; i--){  
        while((q=p->forward[i])&&(q->key<key))  
        {  
            p=q;  
        }  
        update[i]=p;  
    }  
  
    //不能插入相同的key  
    if(q&&q->key==key)  
    {  
        return false;  
    }  
 
    //產(chǎn)生一個隨機(jī)層數(shù)K  
    //新建一個待插入節(jié)點(diǎn)q  
    //一層一層插入  
    k=randomLevel();  
    //更新跳表的level  
    if(k>(sl->level))  
    {  
        for(int i=sl->level; i < k; i++){  
            update[i] = sl->header;  
        }  
        sl->level=k;  
    }  
  
    q=createNode(k,key,value); 
    //逐層更新節(jié)點(diǎn)的指針委刘，和普通列表插入一樣  
    for(int i=0;i<k;i++)  
    {  
        q->forward[i]=update[i]->forward[i];  
        update[i]->forward[i]=q;  
    }  
    return true;  
}  

紅色區(qū)域?yàn)檩o助數(shù)組update的內(nèi)容

刪除節(jié)點(diǎn)

刪除節(jié)點(diǎn)操作和插入差不多，找到每層需要刪除的位置服傍，刪除時和操作普通鏈表完全一樣钱雷。不過需要注意的是，如果該節(jié)點(diǎn)的level是最大的吹零，則需要更新跳表的level罩抗。

bool deleteSL(skiplist *sl,int key)  
{  

   nodeStructure *update[MAX_LEVEL];   
   nodeStructure *p,*q=NULL;  
   p=sl->header;  
 
   //從最高層開始搜  
   int k=sl->level;  
   for(int i=k-1; i >= 0; i--){  
       while((q=p->forward[i])&&(q->key<key))  
       {  
           p=q;  
       }  
       update[i]=p;  
   }  
 
   if(q&&q->key==key)  
   {  
       //逐層刪除，和普通列表刪除一樣  
       for(int i=0; i<sl->level; i++){    
           if(update[i]->forward[i]==q){    
               update[i]->forward[i]=q->forward[i];    
           }  
       }   
       free(q);  
       //如果刪除的是最大層的節(jié)點(diǎn)灿椅，那么需要重新維護(hù)跳表的  
       for(int i=sl->level-1; i >= 0; i--){    
           if(sl->header->forward[i]==NULL){    
               sl->level--;    
           }    
       }    
       return true;  
   }  
   else  
       return false;  
}  

查找

跳表的優(yōu)點(diǎn)就是查找比普通鏈表快套蒂，當(dāng)然查找操作已經(jīng)包含在在插入和刪除過程，實(shí)現(xiàn)起來比較簡單茫蛹。

int search(skiplist *sl,int key)  
{  
    nodeStructure *p,*q=NULL;  
    p=sl->header;  
    //從最高層開始搜  
    int k=sl->level;  
    for(int i=k-1; i >= 0; i--){  
        while((q=p->forward[i])&&(q->key<=key))  
        {  
            if(q->key==key)  
            {  
                return q->value;  
            }  
            p=q;  
        }  
    }  
    return NULL;  
}