Redis -- zset有序集合

聪明在于勤奋，天才在于积累。

目录

zset 有序集合

zset相关命令

zadd

zcard

zcount

zrange

zrevrange

zrangebyscore

zpopmax

bzpopmax

zpopmin

bzpopmin

zrank

zscore

zrem

zRemRangeByRank

zRemRangeByScore        

 zincrby

集合间操作

zinterstore

zunionstore

小结

zset 有序集合

        有序集合相对于字符串、列表、哈希、集合来说会有一些陌生。它保留了集合不能有重复成员的特点，但与集合不同的是，有序集合中的每个元素都有一个唯一的浮点类型的分数（score）与之关联，着使得有序集合中的元素是可以维护有序性的，但这个有序不是用下标作为排序依据而是用这个分数。

        下图是一个很典型的示例：

         分数设置好之后，就可以根据分数来进行排序。

        但是任然需要要求zset中的元素是唯一的，因为zset依然是一个集合类型。但是分数是可以重复的。zset主要还是用来存member，分数只是用来辅助的作用。 

zset相关命令

zadd

        往一个有序集合中添加member（元素）和分数。

        member是唯一的，但是分数是可以相同的，相同的分数会有什么效果？相同的分数之间排序是根据member的字典顺序进行排序的。上面有一张图很好的说明了 这点。

语法：

ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]
  • key 是一个最基本的键值对，是zadd的作用对象。
  • 添加的时候，既要添加元素，又要添加分数。这里的member和score称为一个pair。不要把pair理解为一个键值对。
  • XX：（exists）仅仅用于更新已经存在的元素，不会添加新元素
  • NX：（not exists）仅仅添加新元素，不会更新已经存在的元素
  • GT：greater than。仅仅当更新分数的时候，新的分数小于原来的分数才生效。
  • LT：less than。仅仅当更新分数的时候，新的分数大于原来的分数才生效。
  • CH：（changed）默认情况下，ZADD 返回的是本次添加的元素个数，但指定这个选项之后，就会还包含本次更新的元素的个数。
  • incr：此时命令类似 ZINCRBY 的效果，将元素的分数加上指定的分数。此时只能指定一个元素和分数。
  • 时间复杂度：O(\log_{2}N)。
  • 返回值：本次添加成功的元素个数

示例：

        查看里面的有序集合中的元素详细：

        但是没有分数。携带参数withscores继续查询（查询结果是升序的）：

        尝试将zhangsan的分数99改为97

        修改的分数会自动进行移动元素位置，保持原有的升序顺序。

zcard

         获取一个 zset 的基数（cardinality），即 zset 中的元素个数

语法：zcard key

  • 时间复杂度：O(1)
  • 返回值：zset 内的元素个数。 

示例：

zcount

        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，可以通过 ( 排除。

语法：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。
  • min和max本身是可以写成浮点数的。
  • min和max默认是闭区间，如果想排除边界值，可以在数值的前面加上括号
  • 支持使用 'inf' 和 '-inf' 来表示min和max。

示例：

        排除边界值1：

        排除边界值3：

浮点数中存在两个特殊的数值：

  • Inf：无穷大
  • -inf：负无穷大

        可以使用inf和-inf来找到zset中的所有元素：

zrange

        返回指定区间里的元素，分数按照升序。带上 WITHSCORES （withsocres）可以把分数也返回。

语法：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.
  • 时间复杂度：O(log(N)+M)
  • 返回值：区间内的元素列表。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "1"
3) "two"
4) "2"
5) "three"
6) "3"
redis> ZRANGE myzset 0 -1
1) "one"
2) "two"
3) "three"
redis> ZRANGE myzset 2 3
1) "three"
redis> ZRANGE myzset -2 -1
1) "two"
2) "three"

zrevrange

        返回指定区间里的元素，分数按照降序。带上 WITHSCORES 可以把分数也返回。 

语法：zrevrange  key  start  stop  [withscores]

  • 备注：这个命令可能在 6.2.0 之后废弃，并且功能合并到 ZRANGE 中
  • 时间复杂度：O(log(N)+M)
  • 返回值：区间内的元素列表。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZREVRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "three"
2) "3"
3) "two"
4) "2"
5) "one"
6) "1"
redis> ZREVRANGE myzset 0 -1
1) "three"
2) "two"
3) "one"
redis> ZREVRANGE myzset 2 3
1) "one"
redis> ZREVRANGE myzset -2 -1
1) "two"
2) "one"

zrangebyscore

        返回分数在 min 和 max 之间的元素，默认情况下，min 和 max 都是包含的，可以通过 ( 排除。

语法：zrangebyscore  key  min  max  [withscores]

  • 备注：这个命令可能在 6.2.0 之后废弃，并且功能合并到 ZRANGE 中。
  • 时间复杂度：O(log(N)+M)
  • 返回值：区间内的元素列表。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZRANGEBYSCORE myzset -inf +inf
1) "one"
2) "two"
3) "three"
redis> ZRANGEBYSCORE myzset 1 2
1) "one"
2) "two"
redis> ZRANGEBYSCORE myzset (1 2
1) "two"
redis> ZRANGEBYSCORE myzset (1 (2
(empty array)

zpopmax

        删除并返回分数最高的 count 个元素。

语法：ZPOPMAX key [count]

  • 时间复杂度：O(log(N) * M)，N为有序集合的元素，M为count值
  • 返回值：删除后的，显示分数和元素的列表。
  • 如果最高分数存在多个member， 那么仍然只删除一个，并且删除的那个是经过字典序比较的最大的那个

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZPOPMAX myzset
1) "three"
2) "3"

        携带count版本： 

        这个里面是删除的是最大值，最大值的位置位于尾部，那为什么不把最大值的元素的位置给记下来，那么这个删除操作不就成为了O（1）了？很遗憾redis目前并没有这么做，事实上redis源码中记录了这个特殊的位置，但是在删除的时候并没有调用这个特性，而是使用了一个通用的删除函数：给定一个member的值，进行时间复杂度为logN的查找，然后进行删除。 

阻塞版本zpopmax

bzpopmax

        删除并返回分数最高的 count 个元素，阻塞在有序集合为空的时候触发，直到有其他客户端向当前访问阻塞的key里面插入了新的元素，timeout表示超时时间，单位为秒。

语法：bzpopmax  key  [key ... ] timeout

  • 时间复杂度：O(log(N))
  • 返回值：元素列表。
  • 多个key的情况，bzpopmin只从这众多的key中删除一次。
  • 有序集合里面有元素的时候，bzpopmax和zpopmax无异。

示例：

redis> DEL zset1 zset2
(integer) 0
redis> ZADD zset1 0 a 1 b 2 c
(integer) 3
redis> BZPOPMAX zset1 zset2 0
1) "zset1"
2) "c"
3) "2"

有max，当然也有min，其用法和max一样。

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(log(N) * M)，N为有序集合的元素，M为count值
  • 返回值：删除后的，显示分数和元素的列表。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZPOPMIN myzset
1) "one"
2) "1"

bzpopmin

        ZPOPMIN 的阻塞版本。删除并返回分数最低的 count 个元素，阻塞在有序集合为空的时候触发，直到有其他客户端向当前访问阻塞的key里面插入了新的元素，timeout表示超时时间，单位为秒。

语法：BZPOPMIN key  [key ...] timeout

  • 时间复杂度：O(log(N))。
  • 返回值：执行删除操作之后的元素列表。
  • 多个key的情况，bzpopmin只从这众多的key中删除一次。

示例：

redis> DEL zset1 zset2
(integer) 0
redis> ZADD zset1 0 a 1 b 2 c
(integer) 3
redis> BZPOPMIN zset1 zset2 0
1) "zset1"
2) "a"
3) "0"

zrank

        返回指定元素的排名，升序。降序版本命令为zrevrank, 其用法和zrank相同，这里不对zrank做过多的讲解。

语法：zrank  key  member

  • 时间复杂度：O(log(N))
  • 返回值：排名。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZRANK myzset "three"
(integer) 2
redis> ZRANK myzset "four"
(nil)

        每一个元素进行排序之后，进行rank操作后会将其像列表一样排序如下，下面是一个对比图：

         

zscore

        查询指定member的分数。

语法：zscore  key  member

  • 时间复杂度O（1）
  • 返回值：分数。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZSCORE myzset "one"
"1"

zrem

        根据member名，删除指定的元素。

语法：zrem key  member  [ member ... ]

  • 时间复杂度：O(M*log(N))，N是整个集合中元素的个数，M是参数中的member的个数。
  • 返回值：本次操作删除的元素个数。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZREM myzset "two"
(integer) 1
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "1"
3) "three"
4) "3"

zRemRangeByRank

        根据排名来进行返回删除。这里的排名可以理解为zset的有序的下标。

语法：zremrangebyrank  key  start  stop

  • 时间复杂度：O(log(N)+M)，N是整个集合的元素个数，M是start和stop区间中的元素个数。
  • 返回值：本次操作删除的元素个数。
  • 元素包含start和stop下标的元素。

示例：

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 3 "three"
(integer) 1
redis> ZREMRANGEBYRANK myzset 0 1
(integer) 2
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "three"
2) "3"

也可以根据分数来进行范围删除

zRemRangeByScore        

        按照分数删除指定范围的元素，左闭右闭。

语法：zRemRangeByScore  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。

示例：

        首先插入四个元素：

        然后删除分数在1~2之间的分数，包含1和2：

 zincrby

        为指定的元素的关联分数添加指定的分数值。

语法：zincrby  key  increment  member

  • 时间复杂度：O(log(N))
  • 返回值：增加后元素的分数。

示例：

        如果想要实现减法，就将increment设置为负数：

集合间操作

        之前的集合使用的集合间命令：sdiff, sunion,sinter。

        对于此处的有序集合zset同样存在这种操作，这里不做过多讲解，其使用方法和sdiff等相同。

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，元素对应的分数按照不同的聚合方式和权重得到新的分数

语法：

zinterstore  desKey  numsKeys  key [key ... ] [weights weight [weight ... ]] [aggregate  < sum  |  min |  max>]
  • desKey表示最终的结果存放到哪个key。
  • numkeys描述后续有几个key参与运算。如果是三个key求交集，那么numkeys = 3
  • 为什么需要numkeys来描述？这是因为在key的参数后面还有weight参数，如果不设置numkeys，那么就无法区分后面的weight参数。这个就类似于http协议中面向字节流的一种粘宝问题。
  • weight：权重，
  • 时间复杂度：O(N*K)+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

示例：

        在有序集合中，member才是主体，score只是辅助排序的工具。因此在比较相同的时候，只需要member相同即可，首先这里有两个key：

        在进行zinterstore的时候， 如果是sum，那么具有相同member的就相加，如果是max，那么就去最大的，反之min就取最小的：

        下面正式举例子，加入我们有两个key，一个是key，另外一个是key2：

        也就是如上面的手绘图一样：

        不加任何参数：

        如果加上权重weight：

        这里的权重的意思就是，将key中的分数乘以2，然后将key2中的分数乘以3，然后相加。

        这里默认是将多个key相加，但是也可以进行修改，变成其他的策略，可以在weight参数后面添加上计算方式的参数：

        这里取最大值：

         取最小值：

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不同的聚合方式和权重得到新的分数。

语法：

  • 命令有效版本：2.0.0 之后
  • 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

示例：

redis> ZADD zset1 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD zset1 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD zset2 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD zset2 2 "two"
(integer) 1
redis> ZADD zset2 3 "three"
(integer) 1
redis> ZUNIONSTORE out 2 zset1 zset2 WEIGHTS 2 3
(integer) 3
redis> ZRANGE out 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "5"
3) "three"
4) "9"
5) "two"
6) "10"

        这里代码我就不多敲了~~~

小结

命令时间复杂度
zadd key score member [score member ...]O(k * log(n))，k 是添加成员的个数，n 是当前有序集合的素个数
zcard keyO(1)
zscore key memberO(1)
zrank key member zrevrank key
member		O(log(n))，n 是当前有序集合的元素个数
zrem key member [member ...]O(k * log(n))，k 是删除成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zincrby key increment memberO(log(n))，n 是当前有序集合的元素个数
zrange key start end [withscores]O(k + log(n))，k 是获取成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zrevrange key start end [withscores]O(k + log(n))，k 是获取成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zrangebyscore key min max [withscores]
zrevrangebyscore key max min [withscores]		O(k + log(n))，k 是获取成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zcountO(log(n))，n 是当前有序集合的元素个数
zremrangebyrank key start endO(k + log(n))，k 是获取成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zremrangebyscore key min maxO(k + log(n))，k 是获取成员的个数，n 是当前有序集合的元素个数
zinterstore destination numkeys key [key ...]O(n * k) + O(m * log(m))，n 是输入的集合最小的元素个数，k 是集合个数, m 是目标集合元素个数
zunionstore destination numkeys key [key
...]		O(n) + O(m * log(m))，n 是输入集合总元素个数，m 是目标集合元素个数

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