JavaScript 跳表 (Skip List)

跳表是一种概率型数据结构,其目的是为了提高在链表上查找元素的速度。跳表通过在多个层级上存储元素的索引,使得查找、插入和删除操作的时间复杂度平均为 O(log n)。

跳表的基本概念

跳表由多层链表组成,每一层都是下面一层的“快捷方式”。最高层(最上面的一层)包含链表中的部分元素,而每一层下面一层都包含更多的元素,直到最低层(最下面的一层)包含了所有的元素。这种设计允许我们在查找过程中跳过大量的节点,从而大大提高查找效率。

节点结构

每个节点除了包含一个或多个元素外,还包含指向同一层其他节点的指针,以及指向下一层节点的指针。这些指针使得我们可以从顶层开始查找,如果目标值不在当前节点,则可以根据比较结果选择向左或向右移动,或者向下移动到下一层继续查找。

层级分配

跳表中的层级并不是固定的,而是根据一定的概率来决定的。通常情况下,新插入的节点会以一定概率被分配到更高层。例如,假设每次增加一层的概率是50%,那么大约一半的新节点会被分配到第二层,四分之一的节点会被分配到第三层,以此类推。这种随机分配的方式保证了跳表的高度是 O(log n) 级别的,从而确保了高效的查找性能。

跳表的实现

跳表的实现可以分为几个主要部分:节点的定义、初始化、插入、删除和查找操作。

节点定义

初始化跳表

-- -------------------- ---- -------
----- -------- -
    --------------------- -- -
        -------------- - -------- -- --- -- ----
        ------------- - - -- ---- -- -------
        --------- - ------------------------------- ---- -- ---
        ---------- - -- -- ----
    -

    ----------------- ---- -
        ------ --- ----------------- -------
    -

    ------------- -
        --- ----- - --
        ----- -------------- - ------------- -- ----- - --------------- -
            --------
        -
        ------ ------
    -
-

插入操作

-- -------------------- ---- -------
----------- -
    ----- ------ - --- ---------------------------------
    --- ------- - ----------

    --- ---- - - ----------- - -- -- ---- -
        ----- ------------------- --- ---- -- ---------------------- - ---- -
            ------- - -------------------
        -
        --------- - --------
    -

    ------- - -------------------

    -- -------- --- ---- -- ----------- --- ---- -
        ----- ----- - -------------------

        -- ------ - ----------- -
            --- ---- - - ---------- - -- - -- ------ ---- -
                --------- - ----------
            -
            ---------- - ------
        -

        ------- - ---------------------- -----

        --- ---- - - -- - -- ------ ---- -
            ------------------ - ---------------------
            -------------------- - --------
        -
    -
-

删除操作

-- -------------------- ---- -------
----------- -
    ----- ------ - --- ---------------------------------
    --- ------- - ----------

    --- ---- - - ----------- - -- -- ---- -
        ----- ------------------- --- ---- -- ---------------------- - ---- -
            ------- - -------------------
        -
        --------- - --------
    -

    ------- - -------------------

    -- -------- --- ---- -- ----------- --- ---- -
        --- ---- - - -- - -- ----------- ---- -
            -- --------------------- --- -------- ------
            -------------------- - -------------------
        -

        ----- ----------- - - -- ----------------------------- --- ----- -
            -------------
        -
    -
-

查找操作

-- -------------------- ---- -------
--------- -
    --- ------- - ----------

    --- ---- - - ----------- - -- -- ---- -
        ----- ------------------- --- ---- -- ---------------------- - ---- -
            ------- - -------------------
        -
    -

    ------- - -------------------

    -- -------- --- ---- -- ----------- --- ---- -
        ------ -----
    -

    ------ ------
-

总结

跳表通过在多个层级上存储元素的索引,使得查找、插入和删除操作的时间复杂度平均为 O(log n)。这种数据结构特别适用于需要频繁进行动态插入和删除操作的场景,并且相比于平衡二叉树等其他数据结构,跳表更容易实现和维护。

纠错
反馈