C++跳表详解（跳表与平衡树性能对比分析）

如上图所示，跳表的每一层都是一个有序链表，最底层包含所有元素。越往上，节点越稀疏。查找时从最高层开始，若当前节点的下一个节点值大于目标值，则下降一层继续查找，直到找到目标或确认不存在。

C++跳表简单实现

下面是一个简化版的跳表实现，仅用于演示核心逻辑：

#include <iostream>#include <vector>#include <cstdlib>#include <ctime>struct Node {    int val;    std::vector<Node*> next; // 每一层的下一个节点    Node(int v, int level) : val(v), next(level, nullptr) {}};class SkipList {private:    static const int MAX_LEVEL = 16;    Node* head;    int currentLevel;    // 随机生成层数（概率为50%每层）    int randomLevel() {        int level = 1;        while (rand() % 2 == 0 && level < MAX_LEVEL) {            level++;        }        return level;    }public:    SkipList() : currentLevel(1) {        head = new Node(-1, MAX_LEVEL);        srand(time(nullptr));    }    bool search(int target) {        Node* cur = head;        for (int i = currentLevel - 1; i >= 0; --i) {            while (cur->next[i] && cur->next[i]->val < target) {                cur = cur->next[i];            }        }        cur = cur->next[0];        return cur && cur->val == target;    }    void insert(int num) {        std::vector<Node*> update(MAX_LEVEL, nullptr);        Node* cur = head;        for (int i = currentLevel - 1; i >= 0; --i) {            while (cur->next[i] && cur->next[i]->val < num) {                cur = cur->next[i];            }            update[i] = cur;        }        int level = randomLevel();        if (level > currentLevel) {            for (int i = currentLevel; i < level; ++i) {                update[i] = head;            }            currentLevel = level;        }        Node* newNode = new Node(num, level);        for (int i = 0; i < level; ++i) {            newNode->next[i] = update[i]->next[i];            update[i]->next[i] = newNode;        }    }    // 删除操作略（可自行扩展）};

跳表 vs 平衡树：关键对比

下面我们从多个维度对C++跳表和平衡树（如红黑树）进行比较：

实际应用场景

- Redis 使用跳表实现有序集合（ZSET），因为其代码简单且支持高效的范围查询和并发。

- C++标准库中的 std::map 和 std::set 通常基于红黑树，保证最坏情况下的 O(log n) 性能。

如果你在开发一个需要高并发写入的系统，或者希望代码更易维护，高性能查找结构中跳表可能是更好的选择。而如果你对内存敏感或需要严格保证最坏情况性能，平衡树更合适。

总结

跳表和平衡树都是优秀的有序数据结构，各有优劣。作为C++开发者，理解它们的差异有助于在项目中做出更合理的技术选型。虽然标准库未提供跳表，但在特定场景下（如高并发、易实现需求），自己实现一个跳表是非常有价值的。

希望这篇关于C++数据结构的教程能帮助你掌握跳表的核心思想，并在实际开发中灵活运用！