Redis有序集合类型

Flink_China 发布于2019-07-24 15:28 / 2593人阅读

摘要：今天我们继续学习中的数据类型，今天我们学习有序集合类型，也是中的大数据类型中的最后一个。下面我们看一下列表集合有序集合的它们个数据类型之间的区别。

今天我们继续学习Redis中的数据类型，今天我们学习有序集合类型，也是Redis中的5大数据类型中的最后一个。看名字，我们就知道，有序集合也是一种集合，并且这个集合还是有序的。那有序集合和列表有什么不同呢？因为列表也是有序的。它们到底有什么不同呢？有序集合的有序和列表的有序是不同的。列表中的有序指的的是插入元素的顺序，和查询元素的顺序相同。而有序集合中的有序指的是它会为每个元素设置一个分数(score)，而查询时可以通过分数计算元素的排名，然后在返回结果。因为有序集合也是集合类型，所以有序集合中也是不插入重复元素的，但在有序集合中分数则是可以重复，那如果在有序集合中有多个元素的分数是相同的，那么这些重复的元素的排名是怎么计算的呢？在下面的内容中我们在做详细说明。下面我们看一下列表、集合、有序集合的它们3个数据类型之间的区别。

数据结构	是否允许重复元素	是否有序	有序实现方式	应用场景
列表	是	是	索引下标	时间轴、消息队列
集合	否	否	无	标签、社交
有序集合	否	是	分数	排行榜、社交

下面我们重点了解一下Redis中有序集合的相关命令。

命令

一、集合内

1.添加元素

zadd key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]

zadd命令也是有返回值的，返回值就是当前zadd命令成功添加元素的个数。除此之外，zadd命令还有很多其它的选填参数。下面我们详细了解一下：

nx: 元素必须不存在时，才可以设置成功。

xx: 元素必须存在时，才可以设置成功。

ch:

incr: 对score做增加。

备注：由于有序集合相比集合提供了排序字段，正是因为如此也付出了相应的代价，，zadd的时间复杂度为O(log(n))，sadd的时间复杂度为O(1)。

2.计算成员个数

zcard key

3.计算某个成员的分数

zscore key member

在使用zscore命令时，如果key不存在，或者元素不存在时，该命令返回的都是(nil)。

4.计算成员的排名

zrank key member
zrevrank key member

zrank命令是从分数低到高排名，而zrevrank命令则恰恰相反，从高到低排名。有一点要特别注意zrank和zrevrank命令与zscore命令不同的前者是通过分数计算出最后的排名，而后者则是直接返回当前元素的分数。

5.删除元素

zrem key member [member ...]

返回的结果为成功删除元素的个数，因为zrem命令是支持批量删除的。

6.增加元素分数

zincrby key increment member

虽然zincrby命令是增加元素分数的，但我们也可以指定负数，这样当前元素的分数，则会相减。

7.返回指定排名范围的元素

zrange key start stop [WITHSCORES]
zrevrange key start stop [WITHSCORES]

zrange命令是通过分数从低到高返回数据，而zrevrange命令是通过分数从高到低返回数据。如果执行命令时如果添加了WITHSCORES可选参数，而返回数据时会返回当前元素的分数。

8.返回指定分数范围的元素

zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
zrevrangebyscore key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

min和max参数同时还支持开区间(小括号)和闭区间(中括号)，同时我们还可以用-inf和+inf参数代表无限小和无限大。

备注：闭区间的没有验证成功，执行时会报错，这个有待验证。

9.返回指定分数范围元素个数

zcount key min max

10.删除指定指定排名内的升序元素

zremrangebyrank key start stop

11.删除指定分数范围元素

zremrangebyscore key min max

二、集合间操作

1.交集

zinterstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]

因为zinterstore命令参数比较多，所以下面我们详细了解一下：

destination：将交集的计算结果，保存到这个键中。

numkeys：需要做交集计算键的个数。

key [key ...]：需要做交集计算的键。

WEIGHTS weight：每个键的权重，在做交集计算时，每个键中的分数值都会乘以这个权重，默认每个键的权重为1。

AGGREGATE SUM|MIN|MAX：计算成员交集后，分值可以按照sum(和)、min(最小值)、max(最大值)做汇总，默认值为sum。

下面我们将权重设置为0.5，这样当计算交集后，有序集合中的元素分数将都会减半，并且使用max参数汇总。

2.并集

zunionstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]

zunionstore命令的相关参数和zinterstore命令相同。

时间复杂度

下面我们了解一下上述命令的时间复杂度。

命令	时间复杂度
zadd key [NX/XX] [CH] [INCR] score member [score member ...]	O(k*log(n))，k是添加元素的个数，n是当前有序集合元素个数
zcard key	O(1)
zscore key member	O(1)
zrank key member	O(log(n))，n是当前有序集合元素个数
zrevrank key member	O(log(n))，n是当前有序集合元素个数
zrem key member [member ...]	O(k*log(n))，k是删除元素的个数，n是当前有序集合元素个数
zincrby key increment member	O(log(n))，n是当前有序集合元素个数
zrange key start stop [WITHSCORES]	O(log(n) + k),k是要获取的元素个数，n是当前有序集合个数
zrevrange key start stop [WITHSCORES]	O(log(n) + k),k是要获取的元素个数，n是当前有序集合个数
zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]	O(log(n) + k),k是要获取的元素个数，n是当前有序集合个数
zrevrangebyscore key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]	O(log(n) + k),k是要获取的元素个数，n是当前有序集合个数
zcount key min max	O(log(n))，n是当前有序集合元素个数
zremrangebyrank key start stop	O(log(n) + k),k是要删除的元素个数，n是当前有序集合个数
zremrangebyscore key min max	O(log(n) + k),k是要删除的元素个数，n是当前有序集合个数
zinterstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM/MIN/MAX]	O(n k) + O(m log(m)),n是元素元素最小的有序集合元素个数，k是有序集合个数，m是结果集中元素个数
zunionstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM/MIN/MAX]	O(n) + O(m * log(m)),n是所有有序集合元素个数和，m是结果集中元素个数。

内部编码

有序集合类型的内部编码有两种，它们分别是：

ziplist(压缩列表)：当有序集合的元素个数小于128个(默认设置)，同时每个元素的值都小于64字节(默认设置)，Redis会采用ziplist作为有序集合的内部实现。

skiplist(跳跃表)：当上述条件不满足时，Redis会采用skiplist作为内部编码。

备注：上述中的默认值，也可以通过以下参数设置：zset-max-ziplist-entries和zset-max-ziplist-value。

下面我们用以下示例来验证上述结论。

1.当元素个数比较少，并且每个元素也比较小时，内部编码为ziplist:

2.当元素个数超过128时，内部编码为skiplist。下面我们将采用python动态创建128个元素，下面为源码：

import redis

r = redis.Redis(host="127.0.0.1", port=6379)

if r.object("encoding", "zsetkey") != None:
    print("Key为【zsetkey】的字节编码为【%s】" % r.object("encoding", "zsetkey").decode("utf-8"))

for i in range(1, 600):
    r.zadd("zsetkey",i,1)

if r.object("encoding", "zsetkey") != None:
    print("Key为【zsetkey】的字节编码为【%s】" % r.object("encoding", "zsetkey").decode("utf-8"))

Key为【zsetkey】的字节编码为【ziplist】
Key为【zsetkey】的字节编码为【skiplist】

3.当有序集合中有任何一个元素大于64个字节时，内部编码为skiplist。

import redis

r = redis.Redis(host="127.0.0.1", port=6379)

if r.object("encoding", "zsetkey") != None:
    print("Key为【zsetkey】的字节编码为【%s】" % r.object("encoding", "zsetkey").decode("utf-8"))

value = ""
for i in range(1, 600):
    value += str(i)

r.zadd("zsetkey",value,1)

if r.object("encoding", "zsetkey") != None:
    print("Key为【zsetkey】的字节编码为【%s】" % r.object("encoding", "zsetkey").decode("utf-8"))

Key为【zsetkey】的字节编码为【skiplist】

上述内容就是Redis中有序集合的内容，如有不正确的地方，欢迎留言，谢谢。

原文链接：http://jilinwula.com/article/...

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