Redis 链表的实现 | 青训营

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今天笔记是之后内容的前奏,先把 Redis 里链表的部分更新掉,不然后面可能还需要回过头来补充这里。

链表节点

定义如下:

typedef struct listNode {

    // 前置节点
    struct listNode *prev;

    // 后置节点
    struct listNode *next;

    // 节点的值
    void *value;

} listNode;

多个 listNode 可以通过 prev 和 next 指针组成双端链表,如下图所示:

image.png

虽然仅仅使用多个 listNode 结构就可以组成链表, 但使用 adlist.h/list 来持有链表的话, 操作起来会更方便:

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;

这个数据结构就是把之前的双向无环链表包了一层,然后提供了头尾节点,长度属性,还有三个常用方法:

  • dup 函数用于复制链表节点所保存的值。
  • free 函数用于释放链表节点所保存的值。
  • match 函数则用于对比链表节点所保存的值和另一个输入值是否相等。

image.png

特性

  • 双端:链表节点带有 prevnext 指针,获取某个节点的前置节点和后置节点的复杂度都是 O(1)O(1)
  • 无环:表头节点的 prev 指针和表尾节点的 next 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 结构的 head 指针和 tail 指针,程序获取链表的表头节点和表尾节点的复杂度为 O(1)O(1)
  • 带链表长度计数器:程序使用 list 结构的 len 属性来对 list 持有的链表节点进行计数,程序获取链表中节点数量的复杂度为 O(1)O(1)
  • 多态: 链表节点使用 void* 指针来保存节点值,并且可以通过 list 结构的 dupfreematch 三个属性为节点值设置类型特定函数,所以链表可以用于保存各种不同类型的值。

相关 API

函数作用时间复杂度
listSetDupMethod将给定的函数设置为链表的节点值复制函数O(1)O(1)
listGetDupMethod返回链表当前正在使用的节点值复制函数复制函数可以通过链表的 dup 属性直接获得,O(1)O(1)
listSetFreeMethod将给定的函数设置为链表的节点值释放函数O(1)O(1)
listGetFree返回链表当前正在使用的节点值释放函数释放函数可以通过链表的 free 属性直接获得,O(1)O(1)
listSetMatchMethod将给定的函数设置为链表的节点值对比函数O(1)O(1)
listGetMatchMethod返回链表当前正在使用的节点值对比函数对比函数可以通过链表的 match 属性直接获得,O(1)O(1)
listLength返回链表的长度(包含了多少个节点)链表长度可以通过链表的 len 属性直接获得,O(1)O(1)
listFirst返回链表的表头节点。表头节点可以通过链表的 head 属性直接获得, O(1) 。
listLast返回链表的表尾节点。表尾节点可以通过链表的 tail 属性直接获得, O(1) 。
listPrevNode返回给定节点的前置节点。前置节点可以通过节点的 prev 属性直接获得, O(1) 。
listNextNode返回给定节点的后置节点。后置节点可以通过节点的 next 属性直接获得, O(1) 。
listNodeValue返回给定节点目前正在保存的值。节点值可以通过节点的 value 属性直接获得, O(1) 。
listCreate创建一个不包含任何节点的新链表。O(1)
listAddNodeHead将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表头。O(1)
listAddNodeTail将一个包含给定值的新节点添加到给定链表的表尾。O(1)
listInsertNode将一个包含给定值的新节点添加到给定节点的之前或者之后。O(1)
listSearchKey查找并返回链表中包含给定值的节点。O(N) , N 为链表长度。
listIndex返回链表在给定索引上的节点。O(N) , N 为链表长度。
listDelNode从链表中删除给定节点。O(1) 。
listRotate将链表的表尾节点弹出,然后将被弹出的节点插入到链表的表头, 成为新的表头节点。O(1)
listDup复制一个给定链表的副本。O(N) , N 为链表长度。
listRelease释放给定链表,以及链表中的所有节点。O(N) , N 为链表长度。