redis有序集合sorted set(zset)数据类型相关命令介绍及使用

2021-07-15 19:10:18

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简介

  1. Redis 有序集合和集合一样也是 string 类型元素的集合,且不允许重复的成员。不同的是每个元素都会关联一个 double 类型的分数。redis 正是通过分数来为集合中的成员进行从小到大的排序。
  2. 有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。
  3. 集合是通过两种底层数据结构实现的。一种是ziplist压缩列表，另一种就是redis中最经典的数据结构skipList跳跃表，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。
  4. 集合中最大的成员数为 232 - 1 (4294967295, 每个集合可存储40多亿个成员)。

添加命令

  1. zadd key [nx|xx] [CH] [INCR] score member [score member ...]
    在有序集合中添加元素，如果元素已经存在，则会更新其score；如果该有序集合不存在，则直接创建并添加相应的元素；如果key不为sorted set 类型，则报错。
    分数score 为双精度的浮点型数字字符串。
    NX：不更新存在的成员。只添加新成员；
    XX：仅更新存在的成员，不添加新成员；
    CH：成员不存在就添加，存在就更新分值，返回值为分值发生变化的成员总数；分数不变不计算；
    INCR：指定这个选项的时候，命令等于zincrby命令，对成员的分数进行递增操作，返回操作后的分值
    //英语成绩，张三60分，李四70分，王五90分
127.0.0.1:6379> zadd english_score 60 zhangsan 70 lisi 90 wangwu
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 withscores
1) "zhangsan"
2) "60"
3) "lisi"
4) "70"
5) "wangwu"
6) "90"
//NX：不更新存在的成员。只添加新成员
//张三已存在，所以返回0
127.0.0.1:6379> zadd english_score nx 70 zhangsan
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd english_score nx 60 xiaoming
(integer) 1
//XX：仅更新存在的成员，不添加新成员
127.0.0.1:6379> zadd english_score xx 60 zhaoliu
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zadd english_score xx 70 zhangsan
(integer) 0
//张三存在分数改为70，赵六不存在无操作
127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 withscores
1) "xiaoming"
2) "60"
3) "lisi"
4) "70"
5) "zhangsan"
6) "70"
7) "wangwu"
8) "90"
//CH：成员不存在就添加，存在就更新分值，返回值为分值发生变化的成员总数；分数不变不计算；
//张三分数改为80，添加赵六分数为75.5
127.0.0.1:6379> zadd english_score ch 80 zhangsan 75.5 zhaoliu
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 withscores
 1) "xiaoming"
 2) "60"
 3) "lisi"
 4) "70"
 5) "zhaoliu"
 6) "75.5"
 7) "zhangsan"
 8) "80"
 9) "wangwu"
10) "90"
//INCR：指定这个选项的时候，命令等于zincrby命令，对成员的分数进行递增操作，返回操作后的分值
//张三分数+5
127.0.0.1:6379> zadd english_score incr 5 zhangsan
"85"
127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 withscores
 1) "xiaoming"
 2) "60"
 3) "lisi"
 4) "70"
 5) "zhaoliu"
 6) "75.5"
 7) "zhangsan"
 8) "85"
 9) "wangwu"
10) "90"

查询命令

  1. zcard key
    获取有序集合的成员数
    127.0.0.1:6379> zcard english_score
(integer) 3
  2. zscore key member
    返回有序集中，成员的分数值
    127.0.0.1:6379> zscore english_score lisi
"70"

递增类型

  1. zrange key start stop [WITHSCORES]
    按分值递增排序，通过索引区间返回有序集合指定区间内的成员，withscores为输出结果带分数

    127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 
1) "zhangsan"
2) "lisi"
3) "wangwu"
127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 withscores
1) "zhangsan"
2) "60"
3) "lisi"
4) "70"
5) "wangwu"
6) "90"

  2. zrangebylex key min max [LIMIT offset count]
    通过字典区间返回有序集合的成员。
    min：字典中排序位置较小的成员,必须以”[“开头,或者以”(“开头,可使用”-“代替
    max：字典中排序位置较大的成员,必须以”[“开头,或者以”(“开头,可使用”+”代替
    limit：返回结果是否分页,指令中包含LIMIT后offset、count必须输入
    offset：返回结果起始位置
    count：返回结果数量

    注意：

    1. 不要在分数不一致的SortSet集合中去使用 ZRANGEBYLEX 指令,因为获取的结果并不准确。
    2. 成员字符串作为二进制数组的字节数进行比较。
    3. 默认是以ASCII字符集的顺序进行排列。如果成员字符串包含utf-8这类字符集的内容,就会影响返回结果,所以建议不要使用。
    4. 默认情况下, “max” 和 “min” 参数前必须加 “[” 符号作为开头。”[” 符号与成员之间不能有空格, 返回成员结果集会包含参数 “min” 和 “max” 。
    5. “max” 和 “min” 参数前可以加 “(” 符号作为开头表示小于, “(” 符号与成员之间不能有空格。返回成员结果集不会包含 “max” 和 “min” 成员。
    6. 可以使用 “-” 和 “+” 表示得分最小值和最大值
    7. “min” 和 “max” 不能反, “max” 放前面 “min”放后面会导致返回结果为空
    8. 与ZRANGEBYLEX获取顺序相反的指令是ZREVRANGEBYLEX。
    9. 源码中采用C语言中memcmp() 函数, 从字符的第0位到最后一位进行排序,如果前面部分相同,那么较长的字符串比较短的字符串排序靠后。
    127.0.0.1:6379> ZADD myzset 0 a 0 b 0 c 0 d 0 e 0 f 0 g
(integer) 7
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYLEX myzset - [c
1) "a"
2) "b"
3) "c"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYLEX myzset - (c
1) "a"
2) "b"
127.0.0.1:6379> ZRANGEBYLEX myzset [aaa (g
1) "b"
2) "c"
3) "d"
4) "e"
5) "f"

  3. zrangebyscore key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
    按分值递增排序，通过分数区间返回有序集合指定区间内的成员

    127.0.0.1:6379> zrangebyscore english_score 60 80 withscores
1) "xiaoming"
2) "60"
3) "lisi"
4) "70"
5) "zhaoliu"
6) "75.5"

  4. zrank key member
    有序集成员按分数值递增(从小到大)排序，返回有序集合中指定成员的排名索引

    127.0.0.1:6379> zrange english_score 0 -1 
1) "xiaoming"
2) "lisi"
3) "zhaoliu"
4) "zhangsan"
5) "wangwu"
//zhangsan的索引是3
127.0.0.1:6379> zrank english_score zhangsan
(integer) 3

递减类型

  1. zrevrange key start stop [WITHSCORES]
    按分值递减排序，通过索引返回有序集中指定区间内的成员，分数从高到低
    127.0.0.1:6379> zrevrange english_score 0 -1 withscores
 1) "wangwu"
 2) "90"
 3) "zhangsan"
 4) "85"
 5) "zhaoliu"
 6) "75.5"
 7) "lisi"
 8) "70"
 9) "xiaoming"
10) "60"
  2. zrevrangebyscore key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
    按分值递减排序，返回指定分数区间内有序集的成员，分数从高到低排序
    127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore english_score 80 70 withscores
1) "zhaoliu"
2) "75.5"
3) "lisi"
4) "70"
  3. zrevrank key member
    有序集成员按分数值递减(从大到小)排序，返回有序集合中指定成员的排名索引
    127.0.0.1:6379> zrevrange english_score 0 -1 
1) "wangwu"
2) "zhangsan"
3) "zhaoliu"
4) "lisi"
5) "xiaoming"
 127.0.0.1:6379> zrevrank english_score zhangsan
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrevrank english_score lisi
(integer) 3

删除命令

  1. zrem key member [member ...]
    移除有序集合中的一个或多个成员
    127.0.0.1:6379> zrevrange english_score 0 -1
1) "wangwu"
2) "zhangsan"
3) "zhaoliu"
4) "lisi"
5) "xiaoming"
127.0.0.1:6379> zrem english_score xiaoming
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrevrange english_score 0 -1
1) "wangwu"
2) "zhangsan"
3) "zhaoliu"
4) "lisi"
  2. zremrangebylex key min max
    移除有序集合中给定的字典区间的所有成员，返回被成功移除的成员的数量，不包括被忽略的成员。
  3. zremrangebyrank key start stop
    移除有序集合中给定的排名区间的所有成员
  4. zremrangebyscore key min max
    移除有序集合中给定的分数区间的所有成员

运算命令

  1. zcount key min max
    计算在有序集合中指定区间分数的成员数

    127.0.0.1:6379> zrevrange english_score 0 -1 withscores
1) "wangwu"
2) "90"
3) "zhangsan"
4) "85"
5) "zhaoliu"
6) "75.5"
7) "lisi"
8) "70"
//80-90分的有两个，张三和王五
127.0.0.1:6379> zcount english_score 80 90
(integer) 2

  2. zlexcount key min max
    在有序集合中计算指定字典区间内成员数量

    127.0.0.1:6379> ZADD myzset 0 a 0 b 0 c 0 d 0 e
(integer) 5
127.0.0.1:6379> ZADD myzset 0 f 0 g
(integer) 2
127.0.0.1:6379> ZLEXCOUNT myzset - +
(integer) 7
127.0.0.1:6379> ZLEXCOUNT myzset [b [f
(integer) 5

  3. zincrby key increment member
    有序集合中对指定成员的分数加上增量 increment
    可以通过传递一个负数值 increment ，让分数减去相应的值，比如 ZINCRBY key -5 member ，就是让 member 的 score 值减去 5 。
    当 key 不存在，或分数不是 key 的成员时， ZINCRBY key increment member 等同于 ZADD key increment member 。
    当 key 不是有序集类型时，返回一个错误。
    分数值可以是整数值或双精度浮点数。

    127.0.0.1:6379> zincrby english_score 0.5 zhaoliu
"76"

  4. zinterstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
    命令计算给定的一个或多个有序集的交集，其中给定 key 的数量必须以 numkeys 参数指定，并将该交集(结果集)储存到 destination 。
    默认情况下，结果集中某个成员的分数值是所有给定集下该成员分数值之和。
    WEIGHTS：使用 WEIGHTS 选项，你可以为每个给定有序集分别指定一个乘法因子(multiplication factor)，每个给定有序集的所有成员的 score 值在传递给聚合函数(aggregation function)之前都要先乘以该有序集的因子。
    AGGREGATE：使用 AGGREGATE 选项，你可以指定并集的结果集的聚合方式。
    默认使用的参数 SUM ，可以将所有集合中某个成员的 score 值之 和 作为结果集中该成员的 score 值；使用参数 MIN ，可以将所有集合中某个成员的 最小 score 值作为结果集中该成员的 score 值；而参数 MAX 则是将所有集合中某个成员的 最大 score 值作为结果集中该成员的 score 值。

    //有序集 mid_test
127.0.0.1:6379> ZADD mid_test 70 "Li Lei"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD mid_test 70 "Han Meimei"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD mid_test 99.5 "Tom"
(integer) 1

//另一个有序集 fin_test
127.0.0.1:6379> ZADD fin_test 88 "Li Lei"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD fin_test 75 "Han Meimei"
(integer) 1
127.0.0.1:6379> ZADD fin_test 99.5 "Tom"
(integer) 1

//交集
127.0.0.1:6379> ZINTERSTORE sum_point 2 mid_test fin_test
(integer) 3

//显示有序集内所有成员及其分数值
127.0.0.1:6379> ZRANGE sum_point 0 -1 WITHSCORES     
1) "Han Meimei"
2) "145"
3) "Li Lei"
4) "158"
5) "Tom"
6) "199"

  5. zunionstore destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
    命令计算给定的一个或多个有序集的并集，其中给定 key 的数量必须以 numkeys 参数指定，并将该并集(结果集)储存到 destination 。
    默认情况下，结果集中某个成员的分数值是所有给定集下该成员分数值之和 。

    127.0.0.1:6379> zadd zset1 1 one 2 two
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zadd zset2 1 one 2 two 3 three
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zunionstore out 2 zset1 zset2 WEIGHTS 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange out 0 -1 withscores
1) "one"
2) "5"
3) "three"
4) "9"
5) "two"
6) "10"

skiplist

本质是一种查找结构，用于解决算法中的查找问题，根据给定的key快速查找到它所在位置，是对有序链表的优化，查找的效率一般为O(logn)。
例子：

  1. 在普通有序链表中查找一个数据，我们要从头查找，时间复杂度是O(n)
  2. 在普通链表之上，若我们隔一个，生成一个新的链表，这样如果我要查找23流程如下
    2.1 23首先和7比较，再和19比较，比它们都大，继续向后比较。
    2.2 但23和26比较的时候，比26要小，因此回到下面的链表（原链表），与22比较。
    2.3 比22要大，沿下面的指针继续向后和26比较。23比26小，说明待查数据23在原链表中不存在，而且它的插入位置应该在22和26之间。

redis有序集合sorted set(zset)数据类型相关命令介绍及使用
由于新增的指针，我们不需要跟链表中每个节点进行比较，而是先跳跃着比较，缩小比较范围，再进行查找增加了查找的效率，在二层之上，我们还可以添加三层，四层，skiplist正式由此启发而诞生的数据结构。

为了插入节点方便，skiplist不要求上下相邻两层链表之间的节点个数有严格的对应关系，而是针对每个节点随机出一个层数，以下是一个skiplist生成的过程。
redis有序集合sorted set(zset)数据类型相关命令介绍及使用
若要在这样的跳表查找23，流程如下：

  1. 在最上层找，找到7，比7大在向右找，null没有了；
  2. 在7节点向下一层，在向右找，找到37，比较比37小；
  3. 在37节点下向下一层，向左找，找到19，比19大；
  4. 在19节点向下，向右找，找到22，比22大；
  5. 在22向右找，找到26，比26小；
  6. 那么23就在22和26之间插入
    redis有序集合sorted set(zset)数据类型相关命令介绍及使用
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