zset-有序集合

Sortedset又叫zset

Sortedset是有序集合，可排序的，但是唯一。

Sortedset和set的不同之处，是会给set中的元素添加一个分数，然后通过这个分数进行排序?

增加元素:ZADD KEY SCORE1 VALUE1 SCORE2 VALUE2

向有序集合中加入一个元素和该元素的分数，如果该元素已经存在则会用新的分数替换原有的分数。返回值是新加入到集合中的元素个数，不包含之前已经存在的元素。

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。

有序集合的成员是唯一的,但分数(score)却可以重复。

集合是通过哈希表实现的，所以添加，删除，查找的复杂度都是 O(1)。 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)。

Zadd 命令用于将一个或多个成员元素及其分数值加入到有序集当中。
如果某个成员已经是有序集的成员，那么更新这个成员的分数值，并通过重新插入这个成员元素，来保证该成员在正确的位置上。
分数值可以是整数值或双精度浮点数。
如果有序集合 key 不存在，则创建一个空的有序集并执行 ZADD 操作。
当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。
redis 127.0.0.1:6379> ZADD KEY_NAME SCORE1 VALUE1.. SCOREN VALUEN
​
redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 1 "uno"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two" 3 "three"
(integer) 2
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "one"
2) "1"
3) "uno"
4) "1"
5) "two"
6) "2"
7) "three"
8) "3"
redis> 

获取元素中的分数ZSCORE key member

返回有序集中，成员的分数值。 如果成员元素不是有序集 key 的成员，或 key 不存在，返回 nil 。
redis 127.0.0.1:6379> ZSCORE key member
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES    # 测试数据
1) "tom"
2) "2000"
3) "peter"
4) "3500"
5) "jack"
6) "5000"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZSCORE salary peter              # 注意返回值是字符串
"3500"

删除元素ZREM key member1 member2

Zrem 命令用于移除有序集中的一个或多个成员，不存在的成员将被忽略。
当 key 存在但不是有序集类型时，返回一个错误。
redis 127.0.0.1:6379> ZREM key member [member ...]
​
# 测试数据
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE page_rank 0 -1 WITHSCORES
1) "bing.com"
2) "8"
3) "baidu.com"
4) "9"
5) "google.com"
6) "10"
​
​
# 移除单个元素
​
redis 127.0.0.1:6379> ZREM page_rank google.com
(integer) 1
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE page_rank 0 -1 WITHSCORES
1) "bing.com"
2) "8"
3) "baidu.com"
4) "9"
​
​
# 移除多个元素
​
redis 127.0.0.1:6379> ZREM page_rank baidu.com bing.com
(integer) 2
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE page_rank 0 -1 WITHSCORES
(empty list or set)
​
​
# 移除不存在元素
​
redis 127.0.0.1:6379> ZREM page_rank non-exists-element
(integer) 0

返回指定区间内元素:ZRANGE key start stop [WITHSCORES]

Zrange 返回有序集中，指定区间内的成员。
其中成员的位置按分数值递增(从小到大)来排序。
具有相同分数值的成员按字典序(lexicographical order )来排列。
如果你需要成员按值递减(从大到小)来排列，请使用 ZREVRANGE 命令。
下标参数 start 和 stop 都以 0 为底，也就是说，以 0 表示有序集第一个成员，以 1 表示有序集第二个成员，以此类推。
你也可以使用负数下标，以 -1 表示最后一个成员， -2 表示倒数第二个成员，以此类推。
如果需要获得元素的分数的可以在命令尾部加上WITHSCORES参数 
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE key start stop [WITHSCORES]
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES             # 显示整个有序集成员
1) "jack"
2) "3500"
3) "tom"
4) "5000"
5) "boss"
6) "10086"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 1 2 WITHSCORES              # 显示有序集下标区间 1 至 2 的成员
1) "tom"
2) "5000"
3) "boss"
4) "10086"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 200000 WITHSCORES         # 测试 end 下标超出最大下标时的情况
1) "jack"
2) "3500"
3) "tom"
4) "5000"
5) "boss"
6) "10086"
​
redis > ZRANGE salary 200000 3000000 WITHSCORES                  # 测试当给定区间不存在于有序集时的情况
(empty list or set)

获取元素的排名ZRANK key member

返回有序集中指定成员的排名。其中有序集成员按分数值递增(从小到大)顺序排列。
redis 127.0.0.1:6379> ZRANK key member
返回有序集中指定成员的排名。其中有序集成员按分数值递增(从大到小)顺序排列。
redis 127.0.0.1:6379> ZREVRANK key member
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES        # 显示所有成员及其 score 值
1) "peter"
2) "3500"
3) "tom"
4) "4000"
5) "jack"
6) "5000"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANK salary tom                     # 显示 tom 的薪水排名，排名第二
(integer) 1

获得指定分数范围的元素 Zrangebyscore key [score]

Zrangebyscore 返回有序集合中指定分数区间的成员列表。有序集成员按分数值递增(从小到大)次序排列。
​
具有相同分数值的成员按字典序来排列(该属性是有序集提供的，不需要额外的计算)。
​
默认情况下，区间的取值使用闭区间 (小于等于或大于等于)，你也可以通过给参数前增加 ( 符号来使用可选的开区间 (小于或大于)。
​
举个例子：
​
ZRANGEBYSCORE zset (1 5
返回所有符合条件 1 < score <= 5 的成员，而
​
ZRANGEBYSCORE zset (5 (10
则返回所有符合条件 5 < score < 10 的成员。
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
​
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 2500 jack                        # 测试数据
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 5000 tom
(integer) 0
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 12000 peter
(integer) 0
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf +inf               # 显示整个有序集
1) "jack"
2) "tom"
3) "peter"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf +inf WITHSCORES    # 显示整个有序集及成员的 score 值
1) "jack"
2) "2500"
3) "tom"
4) "5000"
5) "peter"
6) "12000"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary -inf 5000 WITHSCORES    # 显示工资 <=5000 的所有成员
1) "jack"
2) "2500"
3) "tom"
4) "5000"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGEBYSCORE salary (5000 400000            # 显示工资大于 5000 小于等于 400000 的成员
1) "peter"

增加某个元素的分数 ZINCRBY key [increment] member

 Zincrby 命令对有序集合中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。
​
redis 127.0.0.1:6379> ZINCRBY key increment member
​
redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZINCRBY myzset 2 "one"
"3"
redis> ZRANGE myzset 0 -1 WITHSCORES
1) "two"
2) "2"
3) "one"
4) "3"
redis> 

获得集合中元素的数量:Zcard key

Zcard 命令用于计算集合中元素的数量。当 key 存在且是有序集类型时，返回有序集的基数。 当 key 不存在时，返回 0 。
redis 127.0.0.1:6379> ZCARD KEY_NAME

redis> ZADD myzset 1 "one"
(integer) 1
redis> ZADD myzset 2 "two"
(integer) 1
redis> ZCARD myzset
(integer) 2
redis> 

获得指定分数范围内的元素个数 ZCOUNT key min max

Zcount 命令用于计算有序集合中指定分数区间的成员数量。
redis 127.0.0.1:6379> ZCOUNT key min max
​
redis 127.0.0.1:6379> ZADD myzset 1 "hello"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD myzset 1 "foo"
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD myzset 2 "world" 3 "bar"
(integer) 2
redis 127.0.0.1:6379> ZCOUNT myzset 1 3
(integer) 4

按照排名范围删除元素 ZREMRANGEBYRANK key start stop

Zremrangebyrank 命令用于移除有序集中，指定排名(rank)区间内的所有成员。
redis 127.0.0.1:6379> ZREMRANGEBYRANK key start stop
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 2000 jack
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 5000 tom
(integer) 1
redis 127.0.0.1:6379> ZADD salary 3500 peter
(integer) 1
​
redis 127.0.0.1:6379> ZREMRANGEBYRANK salary 0 1       # 移除下标 0 至 1 区间内的成员
(integer) 2
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES    # 有序集只剩下一个成员
1) "tom"
2) "5000"

按照分数范围删除元素

Zremrangebyscore 命令用于移除有序集中，指定分数（score）区间内的所有成员。
redis 127.0.0.1:6379> ZREMRANGEBYSCORE key min max
​
redis 127.0.0.1:6379> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES          # 显示有序集内所有成员及其 score 值
1) "tom"
2) "2000"
3) "peter"
4) "3500"
5) "jack"
6) "5000"
​
redis 127.0.0.1:6379> ZREMRANGEBYSCORE salary 1500 3500      # 移除所有薪水在 1500 到 3500 内的员工
(integer) 2
​
redis> ZRANGE salary 0 -1 WITHSCORES          # 剩下的有序集成员
1) "jack"
2) "5000"

底层数据结构压缩列表和跳表

zset是Redis提供的一个非常特别的数据结构，常用作排行榜等功能，以用户id为value，关注时间或者分数作为score进行排序。与其他数据结构相似，zset也有两种不同的实现，分别是zipList和skipList。zipList前面我们已经介绍过了，这里就不再介绍了。具体使用哪种结构进行存储，规则如下：

• zipList满足以下两个条件

  • [score,value]键值对数量少于128个；
  • 每个元素的长度小于64字节；

• skipList不满足以上两个条件时使用跳表

  组合了hash和skipList

  • hash用来存储value到score的映射，这样就可以在O(1)时间内找到value对应的分数；
  • skipList按照从小到大的顺序存储分数
  • skipList每个元素的值都是[value,socre]对
  • hash保证快速查找和value唯一,skiplist保证有序。

使用zipList的示意图如下所示：

使用跳表时的示意图：

应用-商品销售排行榜

需求：根据商品销售量对商品进行排行显示

思路：定义商品销售排行榜（sorted set集合），Key为items:sellsort，分数为商品销售量。

写入商品销售量：

商品编号1001的销量是9，商品编号1002的销量是10
192.168.101.3:7007> ZADD items:sellsort 9 1001 10 1002
​
商品编号1001的销量加1
192.168.101.3:7001> ZINCRBY items:sellsort 1 1001
​
商品销量前10名：
192.168.101.3:7001> ZRANGE items:sellsort 0 9 withscore

应用:取件码

在快递柜中需要使用取件码取件、使用寄件码寄件。当我们在快递柜输入对应的取件码或者寄件码,快递柜就会打开对应的格口。 但是每个快递柜中的取件码要求30天内不能重复,也就是说30天以后取件码可以重复使用。

此时可以构造2个池子待使用A和已使用B。初始化批量生成取件码放入A,每次需要取件码从A拿一个然后用完放入B。等A中的取件码使用完毕,将AB对调,B作为未使用,A作为已使用。每次从B拿取件码需要做1个判断：当前取件码是否30天内使用过,如果用过就放入A,没用过就可以使用。