【Redis 系列】常用数据结构---ZSET类型

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文章目录

• Zset（有序集合）
• 普通命令
• • ZADD
  • ZCARD
  • ZCOUNT
  • [ZRANGE 和 ZREVRANGE](#ZRANGE 和 ZREVRANGE)
  • [ZPOPMAX 和 ZPOPMIN](#ZPOPMAX 和 ZPOPMIN)
  • [ZRANK 和 ZREVRANK](#ZRANK 和 ZREVRANK)
  • ZSCORE
  • ZREM
  • [zremrangebyrank 和 zremrangebyscore](#zremrangebyrank 和 zremrangebyscore)
  • ZINCRBY
• 集合之间的操作
• • zinterstore(交集)
  • zunionstore（并集）
• 内部编码
• • listpack（列表包）
  • Skiplist+Dict(跳跃表+字典)
• SCAN渐进式遍历
• 完结撒花！🎉

Zset（有序集合）

与String、list、hash、set相比，zset最显著的区别在于：它既保持了集合元素唯一性的特点，又通过为每个元素关联一个浮点型的score值实现了有序性。这种排序不是基于元素下标，而是完全由score值决定。

还有一点，有序集合中元素是不允许重复的，但允许分数重复；类似于考试成绩，每一个人有唯一的分数，但分数可能有多个人。

普通命令

ZADD

作用：添加或者更新指定元素以及关联的分数到zset中，分数应该符合double类型，+inf/-inf作为分数正负极限

#语法
zadd key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...] 

解释相关选项：

• 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，zadd返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就还会包含本次更新的元素个数
• INCR：此时命令类似类似ZINCRBY的效果，将元素的分数加上指定分数。此时只能指定⼀个元素和分数

时间复杂度：O(log(N))
返回值：本次添加成功的元素个数

ZCARD

作用：获取一个zset中的元素个数

zcard key

返回值：zset内的元素个数

ZCOUNT

作用：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，否则可以通过 ( 排除

zcount key min max

时间复杂度：O(log(N))
返回值：满足条件的元素列表个数

ZRANGE 和 ZREVRANGE

ZRANGE：返回指定区间的元素，按照分数升序，WITHSCORES可以把分数也返回

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

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ZREVRANGE：返回指定区间里的元素，按照分数降序，WITHSCORES可以把分数也返回

zrevrange key start stop [withscores]

时间复杂度：O(Log(N)+M)
返回值：区间内的元素列表

ZPOPMAX 和 ZPOPMIN

ZPOPMAX ：删除并返回分数最高的count个元素

zpopmax key [count]

---

ZPOPMIN ：删除并返回分数最低的count个元素

zpopmin key [count]

时间复杂度：O(log(N)*M)
返回值：分数和元素列表

ZRANK 和 ZREVRANK

ZRANK ：返回指定元素的排名，升序（索引从0开始）

zrank key member

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ZREVRANK:返回指定元素的排名，降序（索引从0开始）

zrevrank key member

时间复杂度：O(Log(N))
返回值：排名

ZSCORE

作用：返回指定元素的分数

zscore key member

返回值：分数

ZREM

作用：删除指定元素

zrem key member [member ...]

时间复杂度：O(log(N)*M)
返回值：本次操作删除的元素个数

zremrangebyrank 和 zremrangebyscore

zremrangebyrank ：按照排序，升序删除指定范围的元素，左闭右闭

zremrangebyrank key start stop

---

zremrangebyscore：按照分数，删除指定范围的元素，左闭右闭

zremrangebscore key min max

时间复杂度：O(log(N)+M)
返回值：本次操作删除的元素个数。

ZINCRBY

作用：为指定元素的关联分数添加指定的分数值

zincrby key increment member

时间复杂度：O(log(N))
返回值：增加后元素的分数

集合之间的操作

zinterstore(交集)

作用：得到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逻辑得到新的分数

zinterstore destination numkeys key [key ...] 
      [weights weight [weight ...]]
      [aggregate <sum | MIN | MAX>]

• destination ：存储结果的目标键名
• numkeys ：指定后面键（集合）的数量
• key ：参与交集计算的有序集合键
• weights ：权重选项，在计算交集时，对每个输入有序集合的分数进行加权；权重对应规则，weights 按顺序应用于 key
• aggregate ：当成员在多个集合中存在时，如何计算最终分数(取和 | 取最小值 | 取最大值)

时间复杂度：O(NK)+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

zunionstore（并集）

作用：得到给定有序集合中元素的并集并保存到目标有序集合中，在合并过程中以元素为单位合并，元素对应的分数按照不同的逻辑得到新的分数

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

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

内部编码

Redis 的 ZSet（有序集合）是一个功能强大的数据结构，它内部为了在内存使用和操作效率之间取得平衡，根据特定条件，会使用两种不同的内部编码（数据结构）：listpack (ziplist在redis7.0+被listpack完全代替)和 skiplist（更准确地说是 skiplist + dict 的组合）

listpack（列表包）

listpack ： ziplist的改进版本 ，提供与 ziplist 相似的内存效率，ziplist 中每个条目都存储了前一个条目的长度，当更新一个条目时，可能需要更新后面所有条目（连锁更新）。listpack 将长度信息放在每个条目内部，消除了连锁更新。

• 最多允许的元素个数：zset-max-listpack-entries：128
• 字符串的最大字节长度：zset-max-listpack-value：64

使用listpack编码时，ZSet所有元素按照score的值从小到大的顺序 ，紧密排列在一个listpack中，所以查找元素时需要遍历查找。

Skiplist+Dict(跳跃表+字典)

前面很多的命令的时间复杂度都是较为复杂，原因就在这个编码方式中。

• Skiplist（跳跃表）：按分数排序，支持O(logN)的范围查找，排序。
• Dict（字典）：实现成员到分数的O(1)映射

特点：

• 数据共享：两个结构共享同一份成员和分值数据
• 操作高效：所有操作都在 O(1) 到 O(logN) 之间
• 内存开销：Skiplist每个节点有多层指针（空间换时间）
• 代码复杂度高，维护两个数据结构一致

SCAN渐进式遍历

作用： 使⽤scan命令进⾏渐进式遍历键，进⽽解决直接使⽤keys获取键时可能出现的阻塞问题。每次scan命令的时间复杂度是O(1)，但是要完整地完成所有键的遍历，需要执⾏多次scan即可。

scan cursor [match pattern] [COUNT count] [TYPE type]

• cursor(游标) ：迭代的起始位置；首次调用从0开始迭代；后续使用上一次返回的游标值；返回0表示遍历完成
• match pattern(模式匹配) ：使用 glob 风格模式过滤键
• COUNT count(返回数量) ：建议每次迭代返回的键数量，默认10
• TYPE type(类型过滤) ：按照类型过滤，只返回某类型键

返回值：下一次游标（cursor）以及本次得到的键

注意：选择某个选项后，之后每次SCAN都必须明确指定筛选条件。

官方文档只是强调：只要将上一次调用返回的游标用于下一次调用，即可延续迭代。对于MATCH、COUNT、TYPE等选项。但没有明文规定这些选项是否必须随游标传递。

但是我们实际操作后发现，这类筛选参数不会被自动记住，每次调用都必须显式提供才能维持筛选条件。

完结撒花！🎉

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