有序集合

有序集合相對(duì)于哈希、列表店枣、集合來說會(huì)有一點(diǎn)點(diǎn)陌生速警，但既然叫有序集合，那么它
和集合必然有著聯(lián)系鸯两，它保留了集合不能有重復(fù)成員的特性闷旧，但不同的是，有序集合
中的元素可以排序钧唐。但是它和列表使用索引下標(biāo)作為排序依據(jù)不同的是忙灼，他給每個(gè)元
素設(shè)置一個(gè)分?jǐn)?shù)（score）作為排序的依據(jù)。下表為有序集合user:ranking钝侠，其中包
含kris该园、mike、frank帅韧、tim里初、martin、tom忽舟，他們的分?jǐn)?shù)分別是1双妨、91叮阅、200刁品、
220、250哑诊、251，有序集合提供了獲取指定分?jǐn)?shù)和元素范圍查詢暑劝、計(jì)算成員排名等功
能，合理的使用有序集合傅联，能幫助我們?cè)趯?shí)際開發(fā)中解決很多問題先改。

開發(fā)提示：有序集合中的元素不能重復(fù)，但是score可以重復(fù)
下表給出列表蒸走、集合仇奶、有序集合三者的異同點(diǎn)：

1. 命令

   1. 集合內(nèi)

   • 添加成員

     zadd key score member [score member]

     下面操作向有序集合user:ranking添加用戶tom和他的分?jǐn)?shù)251：

     127.0.0.1:6379> zadd user:ranking 251 tom
     (integer) 1
     

     返回結(jié)果代表成功添加成員的個(gè)數(shù)：

     127.0.0.1:6379> zadd user:ranking 1 kris 91 mike 200 frank 220 tim 250 martin
     (integer) 5
     

     有關(guān)zadd命令有兩點(diǎn)需要注意：

     • Redis3.2位zadd命令添加了nx、xx别惦、ch狈茉、incr四個(gè)選項(xiàng)：

       • nx:member必須不存在，才可以設(shè)置成功掸掸，用于添加氯庆。
       • xx:member必須存在，才可以設(shè)置成功猾漫，用于更新点晴。
       • ch:返回此次操作后，有序集合元素和分?jǐn)?shù)發(fā)生變化的個(gè)數(shù)悯周。
       • incr:對(duì)score做增加，相當(dāng)于后面介紹的zincrby陪竿。

     • 有集合相比集合提供了排序字段禽翼，但是也產(chǎn)生了代價(jià)，zadd的時(shí)間復(fù)雜度為O(log(n)),sadd的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)族跛。

   • 計(jì)算成員個(gè)數(shù)

     zcard key

     例如下面操作返回有序集合user:ranking的成員數(shù)為5闰挡，和集合類型的
     scard命令一樣，zcard的時(shí)間復(fù)雜度為O(1).

     127.0.0.1:6379> zcard user:ranking
     (integer) 5
     

   • 計(jì)算某個(gè)成員的分?jǐn)?shù)

     zscore key member

     tom的分?jǐn)?shù)為251礁哄，如果成員不存在則返回nil：

     127.0.0.1:6379> zscore user:ranking tom
     "251"
     127.0.0.1:6379> zscore user:ranking test
     (nil)
     

   • 計(jì)算成員的排名

     zrank key member

     zrevrank key member

     zrank是從分?jǐn)?shù)從低到高返回排名长酗，zrevrank反之。例如下面操作中桐绒，tom
     在zrank和zrevrank分別排名第5名和第0（排名從0開始計(jì)算）夺脾。

     127.0.0.1:6379> zrank user:ranking tom
     (integer) 5
     127.0.0.1:6379> zrevrank user:ranking tom
     (integer) 0
     

   • 刪除成員

     zrem key member [member ...]

     下面操作將成員mike從有序集合user:ranking中刪除。

     127.0.0.1:6379> zrem user:ranking mike 
     (integer) 1
     

     返回結(jié)果為成功刪除的個(gè)數(shù)茉继。

   • 增加成員的分?jǐn)?shù)

     zincrby key increment member

     下面操作給tom增加了9分咧叭，分?jǐn)?shù)變?yōu)榱?60分：

     127.0.0.1:6379> zincrby user:ranking 9 tom
     "260"
     

   • 返回指定排名范圍的成員

     zrange key start end [withscores]

     zrevrange key start end [withscores]

     有序集合是按照分值排名的，zrange是從低到高返回烁竭，zrevrange反之菲茬。
     下面代碼排名最低的是三個(gè)成員，如果加上withscores選項(xiàng)，同時(shí)會(huì)返回
     成員的分?jǐn)?shù)：

     127.0.0.1:6379> zrange user:ranking 0 2 withscores
     1) "kris"
     2) "1"
     3) "frank"
     4) "200"
     5) "tim"
     6) "220"
     127.0.0.1:6379> 
     1) "tom"
     2) "260"
     3) "martin"
     4) "250"
     5) "tim"
     6) "220"
     

   • 返回指定分?jǐn)?shù)范圍的成員

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

     zrevrangebyscore key max min [withsocre] [limit offset count]

     其中zrangebyscore按照分?jǐn)?shù)從低到高返回婉弹，zrevrangebyscore反之睬魂。例
     如下面操作從低到高返回200到221分的成員，withscores現(xiàn)象會(huì)同時(shí)返回
     每個(gè)成員的分?jǐn)?shù)镀赌。[limit offset count]選項(xiàng)可以限制輸出的其實(shí)位置
     和個(gè)數(shù)：

     127.0.0.1:6379> zrangebyscore user:ranking 200 221 withscore
     1) "frank"
     2) "200"
     3) "tim"
     4) "220"
     127.0.0.1:6379> zrevrangebyscore user:ranking 200 221 withscores
     1) "tim"
     2) "220"
     3) "frank"
     4) "200"
     

   • 返回指定分?jǐn)?shù)范圍成員個(gè)數(shù)

     zcount key min max

     下面操作返回200到221分的成員的個(gè)數(shù)：

     127.0.0.1:6379> zcount user:ranking 221 200
     (integer) 2
     

   • 刪除指定排名內(nèi)的升序元素

     zremrangebyrank key start end

     下面操作刪除第start到第end名的成員：

     127.0.0.1:6379> zremrangebyrank user:ranking 0 2
     (integer) 3
     

   • 刪除指定分?jǐn)?shù)范圍的成員

     zremrangebyscore key min max

     下面操作將250分以上的成員全部刪除汉买，返回結(jié)果為成功刪除的個(gè)數(shù)：

     127.0.0.1:6379> zremrangebyscore user:ranking (250 +inf
     (integer) 2
     

   2. 集合間操作

   下表為有序集合user:ranking:1

   score	member
   1	kris
   91	mike
   200	frank
   220	tim
   250	martin
   251	tom

   下表為有序集合user:ranking:2

   score	member
   8	james
   77	mike
   625	martin
   888	tom

   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
   

   • 交集

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

     這個(gè)命令參數(shù)較多，下面分別進(jìn)行說明：

     • destination：交集計(jì)算結(jié)果保存到這個(gè)鍵佩脊。
     • numkeys：需要做交集計(jì)算鍵的個(gè)數(shù)蛙粘。
     • key [key ...]：需要做交集計(jì)算的鍵。
     • weights weight [weight ...]：每個(gè)鍵的權(quán)重威彰，在做交集計(jì)算式出牧，每個(gè)鍵中的每個(gè)member會(huì)將自己分?jǐn)?shù)乘以這個(gè)權(quán)重，每個(gè)鍵的權(quán)重默認(rèn)是1.
     • aggregate sum|min|max：計(jì)算成員交集后歇盼，分值可以按照sum（和）舔痕、min（最小值）、max（最大值）做匯總豹缀，默認(rèn)值是sum伯复。

     下面操作對(duì)user:ranking:1和user:ranking:2做交集，weights和
     aggregate使用了默認(rèn)配置邢笙，可以看到目標(biāo)鍵user:ranking:1_inter_2
     對(duì)分值做了sum操作：

     127.0.0.1:6379> zinteerstore user:ranking:1_inter_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2
     (integer) 3
     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"
     

     如果想讓user:ranking:2的權(quán)重變?yōu)?.5啸如，并且聚合效果使用max，可以
     執(zhí)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"
     

   • 并集

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

     該命令的所有參數(shù)和zinterstore是一致的氮惯，只不過是做并集計(jì)算叮雳，例如
     下面操作是計(jì)算user:ranking:1和user:ranking:2的并集，weights和
     aggregate使用了默認(rèn)配置妇汗，可以看到目標(biāo)鍵user:ranking:1_union_2
     對(duì)分值做了sum操作：

     127.0.0.1:6379> zunionstore user:ranking:1_union_2 2 user:ranking:1 user:ranking:2
     (integer) 7
     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"
     

   下表為這些命令的時(shí)間復(fù)雜度：

   命令	時(shí)間復(fù)雜度
   zadd key score member [score member ...]	O(k*log(n)),k是添加成員的個(gè)數(shù)帘不，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zcard key	O(1)
   zscore key member	O(1)
   zrank key member	O(log(n)),n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrevrank key member	O(log(n)),n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrem key member [member ...]	O(k*log(n)),k是添加成員的個(gè)數(shù)，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zincrby key increment member	O(log(n)),n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrange key start end [withscores]	O(log(n) + k),k是要獲取的成員個(gè)數(shù)杨箭，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrevrange key start end [withscores]	O(log(n) + k),k是要獲取的成員個(gè)數(shù)寞焙，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrangebysocre key min max [withscores]	O(log(n) + k),k是要獲取的成員個(gè)數(shù)，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zrevrangebyscore key max min [withscores]	O(log(n) + k),k是要獲取的成員個(gè)數(shù)互婿，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zcount	O(log(n)),n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zremrangebyrank key start end	O(log(n) + k),k是要?jiǎng)h除的成員個(gè)數(shù)捣郊，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zremrangebyscore key min max	O(log(n) + k),k是要?jiǎng)h除的成員個(gè)數(shù)，n是當(dāng)前有序集合成員個(gè)數(shù)
   zinterstore destination numkeys key [key ...]	O(n*k) + O(m * log(m)),n是成員數(shù)最小的有序集合成員個(gè)數(shù)擒悬，k是有序集合的個(gè)數(shù)模她，m是結(jié)果集中成員個(gè)數(shù)

   zunionstore destination numkeys key [key ...]O(n*k) + O(m * log(m)),n是成員數(shù)最小的有序集合成員個(gè)數(shù)，k是有序集合的個(gè)數(shù)懂牧，m是結(jié)果集中成員個(gè)數(shù)

2. 內(nèi)部編碼

   有序結(jié)合類型的內(nèi)部編碼有兩種：

   • ziplist（壓縮列表）：當(dāng)有序集合的元素個(gè)數(shù)小于
     zset-max-ziplist-entries配置（默認(rèn)128個(gè)）侈净，同時(shí)每個(gè)元素的值都小于
     zset-max-ziplist-value配置（默認(rèn)64字節(jié)）時(shí)尊勿，Redis會(huì)用ziplist來作為
     有序集合的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，ziplist可以有效減少內(nèi)存的使用畜侦。

   • skiplist（跳躍表）：當(dāng)ziplist條件不滿足是元扔，有序結(jié)合會(huì)使用skiplist
     作為內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇藭r(shí)ziplist的讀寫效率會(huì)下降旋膳。

   下面用實(shí)例來說明：

   1）當(dāng)元素個(gè)數(shù)較少且每個(gè)元素較小時(shí)澎语，內(nèi)部編碼為ziplist：

   127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3
   (integer) 3
   127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
   "ziplist"
   

   2.1）當(dāng)元素超過128個(gè)，內(nèi)部編碼變?yōu)閟kiplist：

   127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 50 e1 60 e2 30 e3 12 e4 ...忽略... 84 e 129
   (integer) 129
   127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
   "skiplist"
   

   2.2）當(dāng)某個(gè)元素大于64字節(jié)是验懊，內(nèi)部編碼也會(huì)變?yōu)閟kiplist：

   127.0.0.1:6379> zadd zsetkey 20 "one string is bigger than 64 byte..."
   (integer) 1
   127.0.0.1:6379> object encoding zsetkey
   "skiplist"
   

3. 使用場(chǎng)景

   有序結(jié)合比較典型的使用場(chǎng)景就是排行榜系統(tǒng)擅羞。例如視頻網(wǎng)站需要對(duì)用戶上傳的
   視頻做排行榜，榜單的維度可能是多個(gè)方面的：按照時(shí)間义图、按照播放數(shù)量减俏、按照
   獲得的贊數(shù)。本節(jié)使用在贊數(shù)這個(gè)維度碱工，記錄每天用戶上傳視頻的排行榜娃承。主要
   需要實(shí)現(xiàn)以下4個(gè)功能。

   （1）添加用戶贊數(shù)

   例如用戶mike上傳了一個(gè)視頻怕篷，并獲得了3個(gè)贊历筝，可以使用有序集合的zadd
   和zincrby功能：

    `zad user:ranking:2016_03_15 3 mike`
   

   如果之后再獲得一個(gè)贊，可以使用zincrby：

    `zincrby user:ranking:2016_03_15 1 mike`
   

   （2）取消用戶在贊數(shù)

   由于各種原因（例如用戶注銷廊谓、用戶作弊）需要將用戶刪除梳猪，此時(shí)需要將
   用戶從榜單中刪除掉，可以使用zrem蹂析。例如刪除成員tom：

    `zrem user:ranking:2016_03_15 tom`
   

   （3）展示獲取贊數(shù)最多的十個(gè)用戶

   此功能使用zrevrange命令實(shí)現(xiàn)：

    `zrevrangebyrank user:rankin:2016_03_15 0 9`
   

   （4）展示用戶信息以及用戶分?jǐn)?shù)

   此功能將用戶名作為鍵后綴舔示，將用戶信息保存在哈希類型中，至于用戶的
   分?jǐn)?shù)和排名可以使用zsore和zrank兩個(gè)功能：

    `hgetall user:info:tom`
   
    `zsocre user:ranking:2016_03_15 mike`
   
    `zrank user:ranking:2016_03_15 mike`