API的理解和使用——有序集合

Posted 明王不动心

tags:

篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了API的理解和使用——有序集合相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

有序集合常用的命令
命令 功能
zadd key score member [score member ... ] 添加元素
zcard key 计算成员个数
zscore key member 计算某个成员分数

zrank      key member

zrevrank key member

 计算成员排名
zrem key member [member ...] 删除成员
zincrby key increment member 增长成员分数

zrange      key start end [withscores]

zrevrabge key start end [withscores]

 返回指定排名范围内的成员

zrangebyscore      key min max [withscores]

zrevrangebyscore key max min [withscores]

 返回指定分数范围内的成员
zcount 返回指定分数范围内成员个数
zremrangebyrank key start end 删除指定排名内的升序元素
zremrangebyscore key min max 删除指定分数范围内的成员
zinterstore destination numkeys key [key ...] 交集
zunionstore destination numkeys key [key ...] 并集

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

有序集合相对于哈希、列表、集合来说会有一点点陌生，但既然叫有序集合，那么它和集合必然有着联系，

它保留了集合不能有重复成员的特性，但不同的是，有序集合中的元素可以排序。

但是它和列表使用索引小标作为排序依据不同的是，它给每个元素设置一个分数（score）作为排序的依据。

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

有序集合中的元素不能重复，但是score可以重复，就和一个班里的同学学号不能重复，但是考试成绩可以相同一样。

下面给出列表、集合、有序集合三者的异同点。

列表、集合和有序集合比较
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 时间轴、消息队列
集合 否 否 无 标签
有序集合 否 是 score 排行榜系统

 

 

 

 

 

下面按照集合内和集合外两个维度对有序集合的命令进行介绍。

先给出一个有序集合：NBA某一天的排名

east（东部）
胜差 球队
0 BOS
1.5 CLE
3.5 TOR
5 WAS
6.5 DET
7.5 IND
7.5 NY
8 MIL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.集合内操作

（1）添加成员

命令：zadd key score member [score member ... ]

127.0.0.1:6379> zadd NBA:east 0 BOS 1.5 CLE 3.5 TOR 5 WAS 6.5 DET
(integer) 5   #返回结果为成功添加成员个数
127.0.0.1:6379> zadd NBA:east 7.5 IND 7.5 NY 8 MIL
(integer) 3

有关zadd命令有两点需要注意：

第一，Redis3.2为zadd命令添加了nx、xx、ch、incr4个选项：

  • nx：member必须不存在，才可以设置成功，用于添加
  • xx：member必须存在，才可以设置成功，用于更新
  • ch：返回此次操作后，有序集合元素和分数发生变化的个数
  • incr：对score做增加，相当于后面介绍的zincrby

第二，有序集合相比集合提供了排序字段，但是也产生了代价，zadd的时间复杂度为O(log(n))，sadd的时间复杂度为O(1)。

127.0.0.1:6379> zcard NBA:east
(integer) 8

 

（2）计算成员个数

命令：zcard key

与集合类型scard命令一样，返回集合的个数，zcard的时间复杂度为O(1)。

127.0.0.1:6379> zcard NBA:east
(integer) 8

 

（3）计算某个成员的分数

命令：zscore key member

返回某个成员的分数，注意与排名分开，如果成员不存在则返回nil：

127.0.0.1:6379> zscore NBA:east IND
"7.5"
127.0.0.1:6379> zscore NBA:east DET
"6.5"

 

（4）计算成员的排名

命令：

zrank key member
zrevrank key member

zrank是分数从低到高返回排名。zrevrank反之。

127.0.0.1:6379> zrank NBA:east CLE
(integer) 1
127.0.0.1:6379> zrank NBA:east BOS  #从0开始
(integer) 0
127.0.0.1:6379> zrevrank NBA:east BOS
(integer) 7
127.0.0.1:6379> zrevrank NBA:east CLE
(integer) 6

 

（5）增加成员的分数

命令：zincrby key increment member

zincrby返回元素修改之后的分数：

127.0.0.1:6379> zscore NBA:east TOR   
"3.5"
127.0.0.1:6379> zincrby NBA:east 1 TOR  #又输了场
"4.5"

 

（6）返回指定排名范围内的成员

命令：

zrange key start end [withscores]
zrevrange key start end [withscores]

有序集合是按照分值排名的，zrange是从低到高返回，zrevrange反之。

下面返回胜差最小，排名前三的，如果加上withscores选项，同时会返回成员分数：

127.0.0.1:6379> zrange NBA:east 0 2 #取前三个
1) "BOS"
2) "CLE"
3) "TOR"
127.0.0.1:6379> zrange NBA:east 0 2 withscores  #附带分数
1) "BOS"
2) "0"
3) "CLE"
4) "1.5"
5) "TOR"
6) "4.5"
127.0.0.1:6379> zrevrange NBA:east 0 2 withscores #反向取
1) "MIL"
2) "8"
3) "NY"
4) "7.5"
5) "IND"
6) "7.5"

 

（7）返回指定分数范围内的成员

命令：

zrangebyscore key min max [withscores] [limit offset count]
zrevrangebyscore key max min [withscores] [limit offset count]

其中zrangebyscore按照分数从低到高返回，zrevrangebyscore反之。

127.0.0.1:6379> zrangebyscore NBA:east 3 6 #正着取分数3-6
1) "TOR"
2) "WAS"
127.0.0.1:6379> zrangebyscore NBA:east 3 6 withscores
1) "TOR"
2) "4.5"
3) "WAS"
4) "5"

127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore NBA:east 2 0 withscores
1) "CLE"
2) "1.5"
3) "BOS"  #反着取也就反着显示
4) "0"

同时min和max还支持开区间（小括号）和闭区间（中括号），-inf和+inf分别代表无限小和无限大：

127.0.0.1:6379> zrangebyscore NBA:east (6 +inf  withscores
1) "DET"
2) "6.5"
3) "IND"
4) "7.5"
5) "NY"
6) "7.5"
7) "MIL"
8) "8"

 

（8）返回指定分数范围内的成员个数

命令：zcount key min max

127.0.0.1:6379> zcount NBA:east 2 5
(integer) 2
127.0.0.1:6379> zrangebyscore NBA:east 2 5
1) "TOR"
2) "WAS"

 

（9）删除成员

命令：zrem key member [member ... ]

127.0.0.1:6379> zrem NBA:east MIL
(integer) 1

 

（10）删除指定排名内的升序元素

命令：zremrangebyrank key start end

127.0.0.1:6379> zremrangebyrank NBA:east 0 2  #按照排名删，包含两边，所以是3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zcard NBA:east
(integer) 4

 

（11）删除指定分数范围内的成员

命令：zremrangebyscore key min max

#删除大于八个胜场的球队
127.0.0.1:6379> zremrangebyscore NBA:east (7 +inf
(integer) 2

 

 

2.集合间操作

将下面两个有序集合导入到Redis中。

127.0.0.1:6379> zadd user:ranking:1 1 kris 91 mike 200 frank 220 tim 250 martin 251 tom
(integer) 6
127.0.0.1:6379> zadd user:ranking:2 8 james 77 mike 625 martin 888 tom
(integer) 4

（1）交集

命令：

zinterstore destination numkeys key [key...] [weights weight [weight ... ]] [aggregate sum|min|max]

参数说明：

  • destination：交集计算结果保存到这个键。
  • 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 [weight ...]：每个键的权重，在做交集计算时，每个键中的每个member会将自己分数乘以这个权重，每个键的权重默认是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，默认值是sum。

下面对两个集合取交集，weights和aggregate使用默认值：

127.0.0.1:6379> zinterstore user:ranking:1_inter_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2
(integer) 3
#查看结果
127.0.0.1:6379> zrange user:ranking:1_inter_2 0 -1 withscores
1) "mike"
2) "168"
3) "martin"
4) "875"
5) "tom"
6) "1139"   #aggregate默认取和，权重为1.

如果想让user：ranking：2的权重变为0.5，并且集合效果使用max，可以执行如下操作：

127.0.0.1:6379> zinterstore user:ranking:1_inter_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2 weights 1 0.5 aggregate max
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange user:ranking:1_inter_2 0 -1 withscores
1) "mike"
2) "91"
3) "martin"
4) "312.5"
5) "tom"
6) "444"  888/2
#再来一个例子
127.0.0.1:6379> zinterstore user:ranking:1_inter_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2 weights 0.5 0.5 aggregate min
(integer) 3
127.0.0.1:6379> zrange user:ranking:1_inter_2 0 -1 withscores
1) "mike"
2) "38.5"
3) "martin"
4) "125"
5) "tom"
6) "125.5"

 

（2）并集

命令：

zunionstore destination numkeys key [key ... ] [weights weight [weight ... ]] [aggregate sum|min|max]

该命令的所有参数和zinterstore是一致的，只不过是做并集计算。

下面对两个集合取并集，weights和aggregate使用默认配置

127.0.0.1:6379> zunionstore user:ranking:1_union_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2
(integer) 7
#相同元素相加，相异元素加进来成为一个新的元素
127.0.0.1:6379> zrange user:ranking:1_union_2 0 -1
1) "kris"
2) "james"
3) "mike"
4) "frank"
5) "tim"
6) "martin"
7) "tom"

#值相加
127.0.0.1:6379> zrange user:ranking:1_union_2 0 -1 withscores
 1) "kris"
 2) "1"
 3) "james"
 4) "8"
 5) "mike"
 6) "168"
 7) "frank"
 8) "200"
 9) "tim"
10) "220"
11) "martin"
12) "875"
13) "tom"
14) "1139"

 

下面会介绍这些命令的时间复杂度，开发人员在使用对应的命令进行开发时，不仅要考虑功能性，

还要了解相应的时间复杂度，防止由于使用不当造成应用方效率下降以及Redis阻塞。

有序集合命令的时间复杂度
命令 时间复杂度
zadd key score member [score member ... ] O(kxlog(n))，k是添加成员的个数，n是当前有序集合成员个数
zcard key O(1)
zscore key member O(1)

zrank      key member

zrevrank key member

 O(log(n))，n是当前有序集合成员的个数
zrem key member [member ...] O(k*log(n))，k是删除成员的个数，n是当前有序集合成员的个数
zincrby key increment member O(log(n))，n是当前有序集合成员个数

zrange      key start end [withscores]

zrevrabge key start end [withscores] 

O(log(n)+k)，k是要获取的成员个数，n是当前有序集合成员的个数

zrangebyscore      key min max [withscores]

zrevrangebyscore key max min [withscores]

 O(log(n)+k)，k是要获取的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zcount O(log(n))，n是当前有序集合成员个数
zremrangebyrank key start end O(log(n)+k)，k是要删除的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zremrangebyscore key min max O(log(n)+k)，k是要删除的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zinterstore destination numkeys key [key ...]

O(n*k)+O(m*log(m))，n是成员数最小的有序集合成员个数，

k是有序集合的个数，m是结果集中成员个数
zunionstore destination numkeys key [key ...] O(n)+O(m*log(m))，n是所有有序集合成员个数和，m是结果集中成员个数

以上是关于API的理解和使用——有序集合的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

API的理解和使用——集合

Java之有序集合&hashMap

深入理解python列表和元组

Redis入门

对于Java集合理解

Redis有序集合数据类型操作命令