# 数据类型与数据结构

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## SDS

- 基于 C 语言
- 改进 C 字符串
  - C 字符串缺陷
    - 长度统计慢
    - 无法存二进制数据 `\0`提前结束
  - 新设计
    - `len` 字符串长度
    - `alloc` 分配空间长度
    - `flags` sds 类型
    - `buf[]` 字节数组
- 扩容机制
  - `<1MB` 翻倍
  - `>=1MB` +1MB
- 应用场景
  - Redis 中字符串值的底层实现
  - 用于存储键名和字符串值
  - 用于实现 Redis 的各种命令，如 GET、SET、APPEND 等
- 优势
  - 高效的字符串拼接操作
  - 避免缓冲区溢出
  - 支持二进制数据存储
  - 高效的长度获取和内存管理

## quicklist

- 结构组成
  - 由多个 listpack 组成的双向链表
  - 每个 listpack 保存一定数量的元素
- 设计目的
  - 结合了链表和数组的优点
  - 减少内存碎片
  - 提高内存使用效率
- 应用场景
  - Redis 中 list 类型的底层实现
  - 用于存储有序列表数据
- 优势
  - 内存使用更紧凑
  - 支持快速的头尾插入和删除操作
  - 可以通过配置控制 listpack 的大小和数量

## listpack

- 定义
  - 一种紧凑的、内存优化的数据结构
  - 用于存储键值对的列表
- 特点
  - 以连续内存块的形式存储数据
  - 每个元素包含长度和数据部分
  - 通过偏移量访问元素
- 应用场景
  - Redis 中 list 类型的底层实现
  - 用于存储小规模的列表数据
- 优势
  - 内存使用效率高
  - 适合存储小规模数据集
  - 读写性能较好

## 哈希表

- 定义
  - 一种基于键值对存储的数据结构
  - 通过哈希函数计算键的哈希值，确定数据存储位置
- 结构组成
  - 哈希表数组（bucket array）
  - 每个 bucket 可能包含多个键值对
  - 链表或树结构处理哈希冲突
- 应用场景
  - Redis 中 hash 类型的底层实现
  - 用于存储对象属性或配置信息
- 优势
  - 平均时间复杂度为 O(1) 的查找、插入和删除操作
  - 适合存储键值对数据
  - 支持动态扩容和缩容

## 整数集合

- 定义
  - 一种专门用于存储整数的有序数据结构
  - 通过有序数组实现
- 特点
  - 存储的元素都是整数类型
  - 元素按升序排列
  - 支持快速查找和范围查询
- 应用场景
  - Redis 中 set 类型的底层实现（当元素都是整数时）
  - 用于存储有序的整数集合
- 优势
  - 内存使用效率高
  - 支持高效的查找和范围操作
  - 适合存储整数数据集

## 跳表

- 定义
  - 一种多层链表结构，通过在链表上添加多级索引提高查找效率
- 结构组成
  - 多层链表结构
  - 每一层的节点数量递减
  - 通过概率算法决定节点的层数
- 应用场景
  - Redis 中 sorted set 类型的底层实现
  - 用于存储有序集合数据
- 优势
  - 平均时间复杂度为 O(log n) 的查找、插入和删除操作
  - 实现相对简单
  - 支持范围查询和有序遍历