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Redis - Zset 有序集合

article 2024/11/14 11:07:24

一、基本认识

        有序集合相对于字符串、列表、哈希、集合来说会有⼀些陌⽣。它保留了集合不能有重复成员的 特点，但与集合不同的是，有序集合中的每个元素都有⼀个唯⼀的浮点类型的分数（score）与之关 联，着使得有序集合中的元素是可以维护有序性的，但这个有序不是⽤下标作为排序依据⽽是⽤这个分数。

图2-26有序集合

        有序集合提供了获取指定分数和元素范围查找、计算成员排名等功能，合理地利⽤有序集合，可 以帮助我们在实际开发中解决很多问题。 

        有序集合中的元素是不能重复的，但分数允许重复。类⽐于⼀次考试之后，每个⼈⼀定有⼀ 个唯⼀的分数，但分数允许相同。

表2-7列表、集合、有序集合三者的异同点。

数据结构是否允许重复元素是否有序有序依据应⽤场景
列表是是索引下标时间轴、消息队列 等
集合否否标签、社交等
有序集合否是分数排⾏榜系统、社交 等

二、普通命令

2.1、ZADD

        添加或者更新指定的元素以及关联的分数到zset中，分数应该符合double类型，+inf/-inf作为正负 极限也是合法的。

ZADD的相关选项：

  • XX：仅仅⽤于更新已经存在的元素，不会添加新元素。
  • NX：仅⽤于添加新元素，不会更新已经存在的元素。
  • CH：默认情况下，ZADD返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就会还包含本次更 新的元素的个数。
  • INCR：此时命令类似ZINCRBY的效果，将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定⼀个元素和 分数。

语法：

ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：本次添加成功的元素个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 1 "uno"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two" 3 "three"
 (integer) 2
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "1"
 3) "uno"
 4) "1"
 5) "two"
 6) "2"
 7) "three"
 8) "3"
 redis> ZADD myzset 10 one 20 two 30 three
 (integer) 0
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "uno"
 2) "1"
 3) "one"
 4) "10"
 5) "two"
 6) "20"
 7) "three"
 8) "30"
 redis> ZADD myzset CH 100 one 200 two 300 three
 (integer) 3
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "uno"
 2) "1"
 3) "one"
 4) "100"
 5) "two"
 6) "200"
 7) "three"
 8) "300"
 redis> ZADD myzset XX 1 one 2 two 3 three 4 four 5 five
 (integer) 0
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "1"
 3) "uno"
 4) "1"
 5) "two"
 6) "2"
 7) "three"
 8) "3"
 redis> ZADD myzset NX 100 one 200 two 300 three 400 four 500 five
 (integer) 2
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "1"
 3) "uno"
 4) "1"
 5) "two"
 6) "2"
 7) "three"
 8) "3"
 9) "four"
 10) "400"
 11) "five"
 12) "500"
 redis> ZADD myzset INCR 10 one
 "11"
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "uno"
 2) "1"
 3) "two"
 4) "2"
 5) "three"
 6) "3"
 7) "one"
 8) "11"
 9) "four"
 10) "400"
 11) "five"
 12) "500"
 redis> ZADD myzset -inf "negative infinity" +inf "positive infinity"
 (integer) 2
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "negative infinity"
 2) "-inf"
 3) "uno"
 4) "1"
 5) "two"
 6) "2"
 7) "three"
 8) "3"
 9) "one"
 10) "11"
 11) "four"
 12) "400"
 13) "five"
 14) "500"
 15) "positive infinity"
 16) "inf"

2.2、 ZCARD

获取⼀个zset的基数（cardinality），即zset中的元素个数。

语法：

ZCARD key

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：zset内的元素个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZCARD myzset
 (integer) 2

2.3、ZCOUNT

返回分数在min和max之间的元素个数，默认情况下，min和max都是包含的，可以通过(排除。

语法：

 ZCOUNT key min max

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：满⾜条件的元素列表个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZCOUNT myzset -inf +inf
 (integer) 3
 redis> ZCOUNT myzset 1 3
 (integer) 3
 redis> ZCOUNT myzset (1 3
 (integer) 2
 redis> ZCOUNT myzset (1 (3
 (integer) 1

2.4、ZRANGE

返回指定区间⾥的元素，分数按照升序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

语法：

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

此处的[start, stop] 为下标构成的区间.从0开始,⽀持负数

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(log(N)+M)

返回值：区间内的元素列表。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "1"
 3) "two"
 4) "2"
 5) "three"
 6) "3"
 redis> ZRANGE myzset 0 -1
 1) "one"
 2) "two"
 3) "three"
 redis> ZRANGE myzset 2 3
 1) "three"
 redis> ZRANGE myzset -2 -1
 1) "two"
 2) "three"

2.5、ZREVRANGE

返回指定区间⾥的元素，分数按照降序。带上WITHSCORES可以把分数也返回。

备注：这个命令可能在6.2.0之后废弃，并且功能合并到ZRANGE中。

语法：

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(log(N)+M)

返回值：区间内的元素列表。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZREVRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "three"
 2) "3"
 3) "two"
 4) "2"
 5) "one"
 6) "1"
 redis> ZREVRANGE myzset 0 -1
 1) "three"
 2) "two"
 3) "one"
 redis> ZREVRANGE myzset 2 3
 1) "one"
 redis> ZREVRANGE myzset -2 -1
 1) "two"
 2) "one"

2.6、ZRANGEBYSCORE

返回分数在min和max之间的元素，默认情况下，min和max都是包含的，可以通过(排除。

备注：这个命令可能在6.2.0之后废弃，并且功能合并到ZRANGE中。

语法：

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES]

命令有效版本：1.0.5之后

时间复杂度：O(log(N)+M)

返回值：区间内的元素列表。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZRANGEBYSCORE myzset -inf +inf
 1) "one"
 2) "two"
 3) "three"
 redis> ZRANGEBYSCORE myzset 1 2
 1) "one"
 2) "two"
 redis> ZRANGEBYSCORE myzset (1 2
 1) "two"
 redis> ZRANGEBYSCORE myzset (1 (2
 (empty array)

2.7、ZPOPMAX

删除并返回分数最⾼的count个元素。

语法：

ZPOPMAX key [count]

命令有效版本：5.0.0之后

时间复杂度：O(log(N)*M)

返回值：分数和元素列表。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZPOPMAX myzset
 1) "three"
 2) "3"

2.8、BZPOPMAX

ZPOPMAX的阻塞版本。

语法：

BZPOPMAX key [key ...] timeout

命令有效版本：5.0.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：元素列表。

⽰例：

 redis> DEL zset1 zset2
 (integer) 0
 redis> ZADD zset1 0 a 1 b 2 c
 (integer) 3
 redis> BZPOPMAX zset1 zset2 0
 1) "zset1"
 2) "c"
 3) "2"

2.10、ZPOPMIN

删除并返回分数最低的count个元素。

语法：

ZPOPMIN key [count]

命令有效版本：5.0.0之后

时间复杂度：O(log(N)*M)

返回值：分数和元素列表。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZPOPMIN myzset
 1) "one"
 2) "1"

2.11、BZPOPMIN

ZPOPMIN的阻塞版本。

语法：

 BZPOPMIN key [key ...] timeout

命令有效版本：5.0.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：元素列表。

⽰例：

 redis> DEL zset1 zset2
 (integer) 0
 redis> ZADD zset1 0 a 1 b 2 c
 (integer) 3
 redis> BZPOPMIN zset1 zset2 0
 1) "zset1"
 2) "a"
 3) "0"

2.12、ZRANK

返回指定元素的排名，升序。

语法：

ZRANK key member

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：排名

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZRANK myzset "three"
 (integer) 2
 redis> ZRANK myzset "four"
 (nil)

2.13、ZREVRANK

返回指定元素的排名，降序。

语法：

ZREVRANK key member

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：排名

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZREVRANK myzset "one"
 (integer) 2
 redis> ZREVRANK myzset "four"
 (nil)

2.14、ZSCORE

返回指定元素的分数。

语法：

ZSCORE key member

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(1)

返回值：分数

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZSCORE myzset "one"
 "1"

2.15、ZREM

删除指定的元素。

语法：

ZREM key member [member ...]

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(M*log(N))

返回值：本次操作删除的元素个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZREM myzset "two"
 (integer) 1
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "1"
 3) "three"
 4) "3"

2.16、ZREMRANGEBYRANK

按照排序，升序删除指定范围的元素，左闭右闭。

语法：

ZREMRANGEBYRANK key start stop

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(log(N)+M)

返回值：本次操作删除的元素个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZREMRANGEBYRANK myzset 0 1
 (integer) 2
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "three"
 2) "3"

2.17、ZREMRANGEBYSCORE

按照分数删除指定范围的元素，左闭右闭

语法：

ZREMRANGEBYSCORE key min max

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(log(N)+M)

返回值：本次操作删除的元素个数。

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZREMRANGEBYSCORE myzset -inf (2
 (integer) 1
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "two"
 2) "2"
 3) "three"
 4) "3"

2.18、ZINCRBY

为指定的元素的关联分数添加指定的分数值

语法：

ZINCRBY key increment member

命令有效版本：1.2.0之后

时间复杂度：O(log(N))

返回值：增加后元素的分数

⽰例：

 redis> ZADD myzset 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD myzset 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZINCRBY myzset 2 "one"
 "3"
 redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
 1) "two"
 2) "2"
 3) "one"
 4) "3"

三、集合间操作

图2-27有序集合的交集操作

 

3.1、ZINTERSTORE

        求出给定有序集合中元素的交集并保存进⽬标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进⾏合并，元 素对应的分数按照不同的聚合⽅式和权重得到新的分数。

语法：

ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight
 [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(N*K)+O(M*log(M)) N是输⼊的有序集合中,最⼩的有序集合的元素个数;K是输⼊了 ⼏个有序集合;M是最终结果的有序集合的元素个数.

返回值：⽬标集合中的元素个数

⽰例：

 redis> ZADD zset1 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset1 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZINTERSTORE out 2 zset1 zset2 WEIGHTS 2 3
 (integer) 2
 redis> ZRANGE out 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "5"
 3) "two"
 4) "10"

图2-28有序集合的并集操作

 

3.2、 ZUNIONSTORE

        求出给定有序集合中元素的并集并保存进⽬标有序集合中，在合并过程中以元素为单位进⾏合并，元 素对应的分数按照不同的聚合⽅式和权重得到新的分数。

语法：

 ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

命令有效版本：2.0.0之后

时间复杂度：O(N)+O(M*log(M)) N是输⼊的有序集合总的元素个数;M是最终结果的有序集合的元素个数.

返回值：⽬标集合中的元素个数

⽰例：

 redis> ZADD zset1 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset1 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 1 "one"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 2 "two"
 (integer) 1
 redis> ZADD zset2 3 "three"
 (integer) 1
 redis> ZUNIONSTORE out 2 zset1 zset2 WEIGHTS 2 3
 (integer) 3
 redis> ZRANGE out 0 -1 WITHSCORES
 1) "one"
 2) "5"
 3) "three"
 4) "9"
 5) "two"
 6) "10"

3.3、命令⼩结

表2-8有序集合命令

命令时间复杂度
zadd key score member [scoremember...]O(k *log(n))，k 是添加成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zcard keyO(1)
zscore key memberO(1)
zrank key member zrevrank key memberO(log(n))，n是当前有序集合的元素个数
zrem key member [member...]O(k*log(n))，k是删除成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zincrby key increment memberO(log(n))，n是当前有序集合的元素个数

zrange key start end [withscores]

zrevrange key start end [withscores]

O(k+log(n))，k是获取成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zrangebyscore key min max [withscores] zrevrangebyscore key max min [withscores]O(k+log(n))，k是获取成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zcountO(log(n))，n是当前有序集合的元素个数
zremrangebyrank key start endO(k+log(n))，k是获取成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zremrangebyscore key min maxO(k+log(n))，k是获取成员的个数，n是当前有序集合的元 素个数
zinterstore destination numkeys key [key...]O(n*k)+O(m*log(m))，n是输⼊的集合最⼩的元素个数， k是集合个数,m是⽬标集合元素个数
zunionstore destination numkeys key [key ...]O(n)+O(m*log(m))，n是输⼊集合总元素个数，m是⽬标 集合元素个数

四、内部编码

有序集合类型的内部编码有两种：

  • ziplist（压缩列表）：当有序集合的元素个数⼩于zset-max-ziplist-entries配置（默认128个）， 同时每个元素的值都⼩于zset-max-ziplist-value配置（默认64字节）时，Redis会⽤ziplist来作 为有序集合的内部实现，ziplist可以有效减少内存的使⽤。
  • skiplist（跳表）：当ziplist条件不满⾜时，有序集合会使⽤skiplist作为内部实现，因为此时 ziplist的操作效率会下降。

1）当元素个数较少且每个元素较⼩时，内部编码为ziplist：

 127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3
 (integer) 3
 127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
 "ziplist"

2）当元素个数超过128个，内部编码skiplist：

 127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 ... 省略 ... 82 e129
 (integer) 129
 127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
 "skiplist"

3）当某个元素⼤于64字节时，内部编码skiplist：

 127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 "one string bigger than 64 bytes ... 省略 ..."
 (integer) 1
 127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
 "skiplist"

五、使用场景

        有序集合⽐较典型的使⽤场景就是排⾏榜系统。例如常⻅的⽹站上的热榜信息，榜单的维度可能 是多⽅⾯的：按照时间、按照阅读量、按照点赞量。本例中我们使⽤点赞数这个维度，维护每天的热榜：

1）添加⽤⼾赞数

例如⽤⼾james发布了⼀篇⽂章，并获得3个赞，可以使⽤有序集合的zadd和zincrby功能：

zadd user:ranking:2022-03-15 3 james

之后如果再获得赞，可以使⽤zincrby：

 zincrby user:ranking:2022-03-15 1 james

2）取消⽤⼾赞数

由于各种原因（例如⽤⼾注销、⽤⼾作弊等）需要将⽤⼾删除，此时需要将⽤⼾从榜单中删除掉，可 以使⽤zrem。例如删除成员tom：

zrem user:ranking:2022-03-15 tom

3）展⽰获取赞数最多的10个⽤⼾

此功能使⽤zrevrange命令实现：

 zrevrangebyrank user:ranking:2022-03-15 0 9

4）展⽰⽤⼾信息以及⽤⼾分数

次功能将⽤⼾名作为键后缀，将⽤⼾信息保存在哈希类型中，⾄于⽤⼾的分数和排名可以使⽤zscore 和zrank来实现

 hgetall user:info:tom
 zscore user:ranking:2022-03-15 mike
 zrank user:ranking:2022-03-15 mike

http://www.kler.cn/a/385487.html

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