Redis中的zset类型详解

目录

• 什么是zset
• 常用命令
• zadd
• zrange
• zrevrange
• zcard
• zcount
• zrangebyscore
• zpopmax
• bzpopmax
• zpopmin
• bzpopmin
• zrank
• zrevrank
• zscore
• zrem
• zremrangebyrank
• zremrangebyscore
• zincrby
• zinterstore
• zunionstore
• 内部编码
• 应用场景

什么是zset

有序集合zset保留了set集合不能有重复成员的特点，但与set集合不同的是，zset的每个member都有一个唯一的浮点数类型的分数score与之关联。依据每个member的score进行排序。结构如下图所示：

有序集合中的元素是不能重复的，但分数允许重复

常用命令

zadd

添加或更新指定元素以及关联的分数到zset中，分数是double类型语法： zadd key [nx|xx] [gt|lt] [ch] [incr] score member [score member...]

• nx：仅用于添加新元素，不能更新已经存在的元素
• xx：仅用于更新已经存在的元素，不能添加新元素
• gt：greater than 只能更新已经存在并且分数比现在的分数高的元素，能正常添加元素
• lt：less than 只能更新已经存在并且分数比现在分数低的元素，能正常添加元素
• ch：默认情况，zadd返回的是本次添加元素的个数，但指定这个选项后，还会包含本次更新的元素的个数
• incr：将元素的分数加上指定的分数，并且只能指定一个元素和分数

我使用的版本是Redis5，在redis5中不支持 gt/lt操作

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即找位置的过程，zset内部使用跳表的数据结构，可以达到O（logN)

:::dangerzset中的member和score不是键值对的关系，而是“pair”的关系，可以通过member找到score,也可以通过score找到member:::

zrange

查看zset中元素详情语法： zrange key start stop 时间复杂度：O（logN+M)

首先根据下标找到边界值，找元素O(logN),从start位置开始遍历到stop位置，O（m)

redis内部存储数据是按照二进制存储，所以redis服务器不负责“字符编码”，因此需要redis客服端支持

添加 withscores 能查看每个元素对应分数

zset内部默认是按照升序的方式来排列的

zrevrange

返回指定区间元素，分数按降序排列，带上 withscores 可以将分数加上语法： zrevrange key start stop [withscores] 时间复杂度：O（logN+M)

zcard

查看一共有几个元素语法： zcard key 时间复杂度：O（1）

zcount

根据给定分数区间查找有几个元素语法： zcount key min max 闭区间时间复杂度：O（logN)

先根据min找到对应元素，再根据max找到对应元素，而查找元素的时间复杂度是O（logN),由于jszset内部记录每个元素的“次序”，可以直接把max对应元素的次序减去min对应元素的次序即可，不需要进行遍历。

使用 ( 表示开区间

min和max可以写成浮点数，浮点数中inf表示无穷大，-inf表示负无穷大

zrangebyscore

返回分数在min和max之间的元素语法： zrangebyscore key min max [withscores] 时间复杂度：O（logN+M)

在redis6以后该命令被废弃，将功能合并到zrange中

zpopmax

删除并返回分数最高的count个元素，类似topk问题语法： zpopmax key [count] 时间复杂度：O（logN*M)

删除M个元素，查找一个元素时间复杂度为O（logN)

返回值：返回分数和元素列表

bzpopmax

zpopmax的阻塞版本语法： bzpopmax key [key...] timeout 时间复杂度：O（logN)返回值：返回元素列表

zpopmin

删除并返回分数最低的count个元素语法： zpopmin key [count] 时间复杂度：O（logN*M)返回值：返回分数和元素列表

bzpopmin

zpopmin的阻塞版本语法： bzpopmin key [key...] timeout 时间复杂度：O（logN)返回值：返回元素列表

zrank

返回指定元素的次序，按升序排语法： zrank key member 时间复杂度：O（logN)返回值：返回www.devze.com对应次序/下标

zrevrank

zrank的降序版本语法： zrevrank key member 时间复杂度：O（logN)返回值：返回对应元素次序/下标

zscore

返回指定元素的分数语法： zscore key member 时间复杂度：O（1）

在前面的命令中根据member找元素的时间复杂度都是O（logN),但是这里redis牺牲空间，换取时间做了特定的优化

zrem

删除指定元素语法： zrem key member [member...] 返回值：分数

zremrangebyrank

根据下标表示的范围进行删除，闭区间语法： zremrangebyrank key start stop 时间复杂度：O（logN+M)

查找位置只需一次即可，然后删除M个元素

返回值：返回删除的个数

zremrangebyscore

删除对应的分数范围内的元素语法： zremrangebyscore key min max 时间复杂度：O（logN+M)返回值：返回删除个数

zincrby

修改元素的分数，并保持整个有序集合仍然是升序的语法： zincrby key increment member 时间复杂度：O（logN）返回值：增加后元素的分数

zinterstore

将给定有序集合中元素的交集并保持到目标有序集合中语法： zinterstore destination numkeys key [key...] [weights weight [weight ...]] [aggregate <sum|min|max>]

• destination：把结果存储到这个kpythoney
• numkeys：整数，描述后续有几个key参与交集运行
• weights： 权重，有序集合带有分数，此处指定的权重，相当于一个系数，会乘于当前的分数
• aggregate：求并集时相同的元素的分数是相加/取最小/取最大，默认是相加

时间复杂度：O(NK)+O(Mlog(M)) -> O(M*logM)

N：输入若干个有序集合中，元素最少的个数

K：有几个有序集合

M：最终有序集合的元素个数

k一般不会太大，可以看作1，N和M接近，同一个数量级。

所以O（NK)+O(Mlog(M))-bCvjsM>O(M)+O(Mlog(M))-> O(MlogM)

c：300.5+102=35

a：100.5+202=45

zunionstore

将给定有序集合中元素的并集并保存进目标有序集合中语法： zunionstore destination numkeys key [key...] [weights weight [weight...]][aggregate <sum|min|max>] 用法和 zinterstore 一致

内部编码

如果有序集合中的元素个数较少，或者各个元素体积较小使用 ziplist 来存储，如果当前元素个数比较多，或者各个元素体积非常大使用 skiplist 存储

应用场景

最关键的应用场景就是排行榜系统，例如微博热搜，游戏天梯排行，成绩排行

1.游戏天梯排汗

使用zset将玩家编程客栈信息和对应分数存入即可，就会自动生成一个排行榜，可以使用 zrevrange 取出前几名玩家。当分数发生改变，可以使用 zincrby 修改分数，排行顺序能自动调整。

2.微博热搜

微博热搜需要考虑到浏览量，点赞量，转发量，评论量等，需要使用权重 weights ,此时可以使用 zinterstore/zunionstore 按照加权的方式处理。可以将每个维度的数值放到有序集合中， member 就是微博id， score 就是各个维度的数值。通过 zinterstore/zunionstore 把上述有序集合按照约定的权重，进行集合间运算即可。

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