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在了解了跳表的原理和实现后，一个常见的问题（尤其是在面试中）随之而来：为什么像 Redis 的有序集合 (Zset) 这样的高性能组件会选择使用跳表，而不是大家熟知的平衡树（如红黑树）呢？

对于这个问题，Redis 的作者 Salvatore Sanfilippo (@antirez) 曾给出过解释，主要可以归纳为以下几点：

1. 内存效率与灵活性 (Memory Efficiency & Flexibility):

   • 跳表并非特别消耗内存。其内存占用可以通过调整节点提升的概率 p​ 来控制。通过选择合适的 p​ 值，可以使得跳表的平均内存占用低于某些平衡树。

2. 高效的范围查询与缓存局部性 (Efficient Range Queries & Cache Locality):

   • Zset 经常需要执行 ZRANGE​ (按排名范围查询) 或 ZREVRANGE​ (按排名反向范围查询) 操作，这本质上是在有序结构上进行一段连续元素的遍历。
   • 跳表的最底层 (Level 0) 是一个有序链表。执行范围查询时，只需定位到范围的起始点，然后沿着 Level 0 的链表顺序遍历即可。这种顺序访问模式具有良好的缓存局部性 (cache locality)，与平衡树的中序遍历相比，至少同样好，甚至可能更好。

3. 实现的简单性与易扩展性 (Implementation Simplicity & Extensibility):

   • 跳表的实现、调试相比平衡树（尤其是红黑树）要简单得多。平衡树复杂的旋转和重新平衡逻辑很容易出错。
   • 跳表的简单性也带来了更好的可扩展性。@antirez 提到，得益于跳表的简洁，他很容易地集成了一个社区贡献的补丁，通过对跳表进行少量修改，就在 O(log N) 时间内实现了 ZRANK​ (获取成员排名) 的功能。

进一步解读与补充：

• 内存占用对比:

  • 平衡树（如红黑树）每个节点通常需要存储 2 个指向子节点的指针，以及可能的父指针和颜色信息。
  • 跳表每个节点包含的指针数目是可变的，取决于它提升的层数。平均来说，每个节点包含的指针数量为 1 / (1 - p)​（其中 p​ 是节点提升一级概率）。在 Redis 的实现中，p​ 通常取 0.25 (1/4)，这意味着平均每个节点大约有 1 / (1 - 0.25) = 1.33​ 个 right​ 指针（再加上 down​ 指针和可能的 backward​ 指针，但核心指向下一节点的指针数平均较少）。这使得跳表在内存使用上具有一定的灵活性和潜在优势。

• 范围查询的易实现性:

  • 如 @antirez 所说，跳表执行范围查询非常自然。找到范围起点后，沿着最底层的链表顺序遍历即可，逻辑简单清晰。
  • 平衡树执行范围查询，需要先找到范围起点，然后执行中序遍历来依次访问后续节点，直到超出范围终点。虽然中序遍历本身不复杂，但在某些实现中，高效地进行部分中序遍历可能需要额外的辅助结构或递归，相对跳表的直接链表遍历要稍微复杂一些。此外，跳表 Level 0 的节点在内存中可能是物理上更连续的（如果内存分配器配合），有利于缓存；而树的中序遍历则可能在内存地址上跳跃。

• 实现与维护成本:

  • 这一点对于像 Redis 这样需要高性能、高稳定性且持续迭代的项目至关重要。更简单的实现意味着更少的 Bug、更快的开发迭代速度和更低的维护成本。平衡树，特别是红黑树，其插入和删除操作涉及多种情况的判断、旋转和重新染色，逻辑复杂，容易出错。

总结来说，Redis Zset 选择跳表是基于其在内存占用、范围查询性能与实现简洁性之间取得的良好平衡。 对于 Zset 这种既需要快速单点查找/更新，又需要高效范围遍历的场景，跳表提供了一个非常实用且工程上更优的解决方案。