redis：zset有序集合命令和内部编码

个人主页 ： 个人主页
个人专栏 ： 《数据结构》 《C语言》《C++》《Linux》《网络》 《redis学习笔记》

前言

有序集合(zset)是redis提供的一种特殊集合类型，结合了集合(元素不能重复)和有序链表(元素有序)的特性；在有序集合中，每一个元素(member)都关联着一个分数(score)，这个分数是双精度浮点数，用于对元素进行排序(按照升序的方式进行排列)。

注意：元素不能重复，但分数可以重复；相同分数的元素按照字典序排序

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。

命令

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(正无穷/负无穷)作为正负极限也是合法的

ZADD key [NX | XX] [CH] [INCR] score member [score member … ]

返回值：本次添加成功的元素个数
时间复杂度：O(logN)，由于zset是有序结构，要求新增的元素，要放到合适的位置上(需要遍历)，而zset内部的数据结构主要是跳表

ZADD相关选项：

• NX：仅在成员不存在时才添加；如果指定的成员已经存在于有序集合中，则不会执行添加操作，并且命令会返回0；可以用于确保集合中成员的唯一性
• XX：仅在成员已经存在时才更新；如果指定的成员不存在与有序集合中，则不会执行任何操作；如果成员存在，则更新其分数
• CH：返回发送变化的成员数量；当使用该选项时，ZADD命令会返回成功添加和更新的成员数量
• INCR：对成员的分数进行增加；指定成员已经存在，则将其分数增加指定的增量值；如果成员不存在，则将其添加到集合中，并以增量值作为起始分数。

添加 CH 选项

添加 XX 选项

添加 NX 选项

添加 INCR选项

ZRANGE

返回指定区间里的元素，分数按照升序排列；带上 WITHSCORES可以把分数返回

ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

此处 [start, stop] 为下表构成的区间；有序集合，本身元素就是有先后顺序的，明确区分谁在前，谁在后，因此可以给这个有序集合赋予下标

返回值：区间内的元素列表
时间复杂度：O(logN + M)，logN为查找到下标 start 元素的时间消耗，M 是遍历区间的时间消耗

注意：
如果修改的分数，影响到之前的顺序，就会自动的移动元素位置，保持原有的升序顺序不变

ZREVRANGE

返回指定区间里的元素，分数按照降序排列；带上 WITHSCORES可以把分数返回

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

返回值：区间内的元素列表
时间复杂度：O(logN + M)

ZCARD

获取一个zset的基数(cardinality)，即zset中的元素个数

ZCARD key

返回值：zset内的元素个数
时间复杂度：O(1)

ZCOUNT

返回分数在 min 和 max 之间的元素个数，默认情况下是闭区间，可以通过 “(” 来排除边界

ZCOUNT key min max

返回值：满足条件的元素列表个数
时间复杂度：O(logN)；实际上，zset内部会记录每个元素当前的次序；查询到元素(logN)，这样直接知道元素所在的次序，可以直接把max对应的元素次序和min对应的元素次序，做减法知道满足条件的元素个数。

ZPOPMAX

删除并返回分数最高的 count 个元素，count默认为一个

ZPOOPMAX key [count]

返回值：被删除的分数和元素列表
时间复杂度：O(logN * M)，logN为查询最大值元素，M为删除元素个数

注意：在有序集合中(升序)，最大值相当于最后一个元素，删除最大值就是尾删

BZPOPMAX

删除并返回分数最高的元素；如果指定的有序集合为空，该命令阻塞，直到有元素被添加到集合中或者超时发送

BZPOPMAX key [key …] timeout

返回值：被删除的分数和元素列表
时间复杂度：O(logN)，logN为查询最大值元素

在阻塞行为上zset的阻塞命令与list阻塞命令相似。

ZPOPMIN

删除并返回分数最低的count个元素

ZPOPMIN key [count]

返回值：删除的分数和元素列表
时间复杂度：O(logN * M)，logN为查找分数最低的元素，M为删除元素的个数

注意：在有序集合中(升序)，最小值相当于第一个元素，删除最小值就是头删

BZPOPMIN

删除并返回分数最低的元素；如果指定的有序集合为空，该命令阻塞，直到有元素被添加到集合中或者超时发送

BZPOPMIN key [key …] timeout

返回值：删除的分数和元素列表
时间复杂度：O(logN)，logN为查找分数最低的元素

ZRANK

返回指定元素的排名，按照升序

ZRANK key member

返回值：指定元素的排名
时间复杂度：O(logN)，logN为查找指定元素

ZSCORE

返回指定元素的分数

ZSCORE key member

返回值：指定元素的分数
时间复杂度：O(1)，执行ZSCORE命令时，redis首先使用哈希表来快速定位到指定的元素，然后直接从哈希表中获取与该元素关联的分数。

注意：
zset有序集合是通过哈希表和跳表来实现的，哈希表用于快速查找元素是否存在，而跳表则用于维护元素的有序性并支持范围查询

ZREM

删除指定的元素

ZREM key member [member …]

返回值：本次操作删除的元素个数
时间复杂度：O(MlogN)，M为参数中member的个数，N为整个有序集合元素的个数

ZREMRANGEBYRANK

按照排序，升序删除指定范围的元素，闭区间

ZREMRANGEBYRANK key start stop

返回值：本次操作删除的元素个数
时间复杂度：O(logN + M)，N为整个有序集合的元素个数，M是|start - stop|区间的元素个数，只需要查找一次位置即可

ZREMRANGEBYSCORE

按照分数删除指定范围的元素，闭区间

ZREMRANGEBYSCORE key min max

返回值：本次操作删除的元素个数
时间复杂度：O(logN + M)

"("表示排除边界值

ZINCRBY

为指定的元素的关联分数添加指定的分数值

ZINCRBY key increment member

返回值：增加后元素的分数
时间复杂度：O(logN)，logN为查找指定元素

ZINCRBY不仅会修改分数内容，也能同时移动元素位置，保持整个有序集合的有序

集合间操作

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，远山对应的分数按照不同的聚合方式和权重等到新的分数

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

返回值：目标集合中的元素个数
时间复杂度：O(N * K) + O(M * logM)，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

• destination 有序集合的键名，用于存储交集操作的结果；如果指定的键已存在，会被覆盖
• numkeys 一个整数，表示接下来要指定的有序集合键(key) 的数量
• [WEIGHTS weight [weight]] 允许为每个输入有序集合的成员指定一个权重，这些权重在计算交集成员的分数时使用，权重默认为1；权重的数量必须与输入集合的数量相匹配
• [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>] 当输入有序集合的成员在交集操作中有相同的元素时，旋转如何处理这些成员的分数；SUM将具有相同元素的成员的分数相加(默认行为)，MIN使用相同元素的成员中的最小分数，MAX使用相同元素的成员中最大分数

两个有序集合user:ranking:1 和 user:ranking:2

使用SUM处理相同元素的分数

使用MAX处理相同元素的分数

使用MIN处理相同元素的分数

给user:ranking:1指定的权重为0.5，user:ranking:2指定的权重为2，使用SUM处理相同元素的分数

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聚合方式和权重等到新的分数

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

返回值：目标集合中的元素个数
时间复杂度：O(N) + O(MkogM) N是输入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

选项与ZINTERSTORE一样

给user:ranking:1指定的权重为2，user:ranking:2指定的权重为3，使用SUM处理相同元素的分数

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，同时每个元素的值都小于zset-max-ziplist-value配置时，redis会使用ziplist作为有序集合的内部实现
• 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

总的来说就是，如果有序集合的元素个数较少，或者单个元素体积较小，使用ziplist来存储；如果有序集合的元素个数比较多，或者单个元素体积非常大，使用skiplist来存储

总结

以上就是我的redis学习笔记