用java实现跳表SkipList

前一篇文章学习了跳表的原理，今天就来用Java来实现它。

跳表原理回顾

上一篇总结的最终跳表的结构如下图：

整体来看像是一个由节点组成的网，每个节点有下节点和右节点，最右的没有右节点，最下面的没有下节点，节点一层一层往下递增。接下来就看实现源码。

跳表基本属性

实现类的基本属性如下图：

SkipList类接受实现Comparable接口的参数。属性详解如下：

UP_RATE表示升级几率；

head属性就是跳表整个结构的最开始的节点，比如最开始那张图中就表示最左上角的节点；

stack用于在跳表搜索过程中下层时的节点，比如上图中会保存1，8，11，这个数据在跳表的增加和删除的时候有大用处。

构造方法初始化head，保存的值为null；

内部类Node表示跳表中各个节点，value表示节点中保存的值，down和right表示节点的下节点和右节点；

这次实现与总结图有所不同，我们在最开始初始化了一个value为null的头结点，并且整个跳表网最左侧的value都是null，表示每列的头结点。

跳表的查询实现

直接上实现源码，源码如下图：

findPredecessor方法是跳表中很重要的方法，所以首先来分析方法流程：

1、获取到头节点q以及头节点的右节点r；

2、如果value大于r的value则：q=r,r=right（往右遍历，返回第一步）；

3、如果value小于等于r的值则：d=q.down,q=d,r=d.right(往下遍历返回第一步)；

4、如果q.down等于null则返回q;

流程简析完成，主要过程是往右遍历直到右节点为null或者右节点的值大于等于value，然后往下遍历，然后又往右，然后又往下，直到下节点为null。

findPredecessor的作用是找到一个节点（前置节点），前置节点的值小于value或为null（头节点），右节点大于等于value或者右节点为null（跳表中没有比value更大的值）。

findPredecessor找到的节点的值小于value，而右节点要么等于null要么value大于等于，所以search方法就很简单了，只要验证右节点的值就能判断value是否存在。

跳表的添加实现

直接上添加方法源码，源码如下图：

添加方法首先验证是否已经存在，已经存在就直接返回了，findPredecessor返回的preNode表示前置节点。如果preNode的right的值不等于value，则new一个节点node保存value，把preNode的right给node,在把node加到preNode节点中，节点node就加到最底层的链表上了。接下来就是节点升级的过程了。

for循环就是升级的过程，产生的随机数与0.5比较判断是否升级，不升级就跳出循环，升级结束，否则就升级。

如果升级则需要在new一个节点node保存value，然后老的node作为新node的下级节点，接下来就是怎么样把新节点加到上一层的链表中，最开始留的一个栈stack就派上用场了，在findPredecessor每次下沉的时候都保存下沉点的节点。所以stack保存着value在上面几层中的前置节点，所以一层pop出来然后把新节点链接上就行。

如果stack中都没有了还要升级，说明整个跳表网结构要升一层，只需要new一个头节点，把老的头节点设置到新头节点的down就行，在把new出来的node设置到新节点的right，新的一层就完成了。

通过利用findPredecessor和栈就很简单的实现了升级，所以添加过程还是比较简单的。

跳表的删除实现

直接上删除方法源码，源码如下图：

如果理解了添加方法中的升级方法，那么删除方法就比较简单了，还是利用findPredecessor找到前置节点，然后验证前置节点的右节点，如果右节点的值等于value就把右节点从链表中移除。

同样由于在findPredecessor方法中填充了stack，所以只要验证stack中的右节点然后进行移除就行，删除方法就完成了。

跳表测试

测试结果如下图：

通过实现print打印了跳表的网图，看打印的结构基本完成，算是成功了，从打印结果来看，比如我要查96只需要2次比较，即使要查的数据刚好是链表中的最后一个也没有几个。

总结

SkipList实现过程还是比较艰难，不过总算是写出来了，主要在于findPredecessor方法，findPredecessor既能找到前置节点，实际上也找到了每一层的前置节点，然后不管是添加还是删除就比较简单了。

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