玩转Redis-Redis高级数据结构及核心命令-ZSet

  《玩转Redis》系列文章主要讲述Redis的基础及中高级应用，文章基于Redis5.0.4 。本文主要讲述Redis的常见高级数据结构ZSet，《玩转Redis-Redis高级数据结构及核心命令》相关操作命令为方便对比分析，使用脑图展示（若手机端查看图片不方便，可搜索zxiaofan前往PC网页端查看）。
  最新思维导图原图可联系公众号【zxiaofan】后台获取。

  本文更适合用于复习总结，阅读》实战》阅读 更有效果哟，主要包含以下内容：

• Sorted Set（有序集合）；

  Redis基础数据结构及核心命令详见上一篇文章《玩转Redis-Redis基础数据结构及核心命令》，百度或订阅号搜索zxiaofan即可：

• String（字符串）；
• List（列表）；
• Set（集合）；
• Hash（散列）；

文章思路：

• 数据结构应用场景及注意事项；
• 数据结构各命令对比分析；

异常统一说明：
error（out of range）导图简写@EOOR；
负数偏移量表示倒数第几，导图简写@LBN（last but number）；

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1、ZSet应用场景及注意事项

1.1、ZSet应用场景

  ZSet主要适用于需要 排序（排行榜） 的场景，如：

• 粉丝列表（按关注时间排序）；
• 学生成绩排名；
• 文章帖子排名；
• 各类榜单（如微博总热榜、分类热榜）；

1.2、ZSet注意事项

• ZSet具备唯一性、有序性：类似Java的SortedSet和HashMap的结合体；
• 底层结构：跳跃列表；
• setvalue唯一；setvalue有score属性，按此排序；score越小排名越靠前
• 最后一个value被移除后，数据结构自动删除，内存被回收；

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2、ZSet各命令对比分析

概述：

• ZSet命令支持以下操作类型：增加、统计、查询、删除/弹出;
• 命令中的lex为lexicographical（ordering），表示按字典规则排序；
• ZSet参数正负无穷大表示：分数（ inf、-inf）；字典排序（ 、-）；

2.1、ZSet增加与统计

【核心命令】

• 增加【ZADD、ZINCRBY】；
• 统计数量【ZCARD、ZCOUNT、ZLEXCOUNT】；
• 集合运算【ZUNIONSTORE、ZINTERSTORE】；

注意：

• 【ZADD】支持新增、更新数据：XX存在才更新分数；INCR增减分数；
• 【ZINCRBY】increment避免使用浮点数，结果易出错；
• 【ZCARD、ZCOUNT、ZLEXCOUNT】统计集合（所有、指定分数区间、指定元素区间）元素个数；
• 【ZUNIONSTORE、ZINTERSTORE】多个集合并集、交集运算；

【Redis-ZSet增加与统计元素操作】命令简述：

命令	功能	参数
ZADD	添加元素及分数到有序集合	key [NX|XX] [CH] [INCR] score member [score member …]
ZINCRBY	增加/减少分数	key increment member
ZCARD	统计有序集合的元素个数	key
ZCOUNT	统计指定【score区间】的元素个数	key min max
ZLEXCOUNT	统计指定【元素区间】的元素个数	key min max
ZINTERSTORE	计算指定有序集的【交集】并将结果存入目标集合	destination numkeys key [key …] [WEIGHTS weight [weight …]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]
ZUNIONSTORE	计算指定有序集的【并集】并将结果存入目标集合	destination numkeys key [key …] [WEIGHTS weight [weight …]] [AGGREGATE SUM|MIN|MAX]

【Redis-ZSet增加与统计元素操作】命令详细对比分析如下：

【ZINCRBY】命令示例：

# 【ZINCRBY】命令示例 @zxiaofan

127.0.0.1:6378> zincrby zset2 2 m
"2"

127.0.0.1:6378> zincrby zset2 2.2 m
"4.2000000000000002"

【ZUNIONSTORE】命令示例：

# 【ZUNIONSTORE】命令示例  @zxiaofan

127.0.0.1:6378> zadd zset1 1 a 2 b 2 c 3 d
(integer) 4

127.0.0.1:6378> zadd zset2 2 a 3 b
(integer) 2

127.0.0.1:6378> zunionstore outset 2 zset1 zset2 weights 1 3
(integer) 4

127.0.0.1:6378> zrange outset 0 -1 withscores
1) "c"
2) "2"
3) "d"
4) "3"
5) "a"
6) "7"
7) "b"
8) "11"

127.0.0.1:6378> zunionstore outset 2 zset1 zset2 weights 1 3.5
(integer) 4

127.0.0.1:6378> zrange outset 0 -1 withscores
1) "c"
2) "2"
3) "d"
4) "3"
5) "a"
6) "8"
7) "b"
8) "12.5"

127.0.0.1:6378> zunionstore outset 2 zset1 zset2 weights 2
(error) ERR syntax error

127.0.0.1:6378> zunionstore outset 2 zset1 zset2 weights 1 3 AGGREGATE MIN
(integer) 4

127.0.0.1:6378> zrange outset 0 -1 withscores
1) "a"
2) "1"
3) "b"
4) "2"
5) "c"
6) "2"
7) "d"
8) "3"

127.0.0.1:6378> zunionstore outset 2 zset1 zset2 weights 1 3 AGGREGATE MAX
(integer) 4

127.0.0.1:6378> zrange outset 0 -1 withscores
1) "c"
2) "2"
3) "d"
4) "3"
5) "a"
6) "6"
7) "b"
8) "9"

2.2、ZSe查询

【核心命令】

• 查询分数【ZSCORE】；
• 查询排名【ZRANK、ZREVRANK】；
• 按排名排序查询【ZRANGE、ZREVRANGE】；
• 按字典顺序排序查询【ZRANGEBYLEX、ZREVRANGEBYLEX】；
• 按分数排序查询【ZRANGEBYSCORE、ZREVRANGEBYSCORE】；
• 分页迭代【ZSCAN】；

注意：

• 【ZSCORE】可用于判断集合中是否存在某元素；

• 【ZRANK、ZREVRANK】查询排名

  • 排名以0为基数计算；
  • 排序规则：按分数排序，分数相同按字典顺序排序；

• 【ZRANGE、ZREVRANGE】按排名查询

  • 排序规则：分数从小到大/从大到小，相同分数按照字典排序；
  • 排序序号从0开始，负数表示末偏移量：0即第一个元素，-1即最后一个元素；
  • statr、stop均是闭区间，不支持开区间；
  • 返回空列表：start>集合总数 或者 start>stop；

• 【ZRANGEBYLEX、ZREVRANGEBYLEX】按字典顺序排序查询

  • 【前提】对元素分数相同的集合排序；
    • 分数不同排序结果可能不准；
    • 实测：先按分数排序，分数相同按字典排序；
  • 排序大小写敏感；
  • 若分数相同，ZRANGEBYLEX myzset - 将返回整个集合的元素；
  • LIMIT：类似于SQL的SELECT LIMIT offset, count。
    • count为负，则返offset后的所有元素；
    • offset从0开始计算；
    • 若offset很大，则命令需遍历整个集合定位offset，复杂度将增加到O(N)；
  • 示例场景
    • 获取指定电话号段，如181开头的电话；
    • 获取指定姓氏的人名，如李XX；
  • ZREVRANGEBYLEX：参数max在前min在后；

• 【ZRANGEBYSCORE、ZREVRANGEBYSCORE】按分数排序查询

  • 排序大小写敏感；
  • 分数相同：按字典顺序排序；
  • LIMIT：含义和ZRANGEBYLEX相同；
  • ZREVRANGEBYSCORE的结果：和ZRANGEBYSCORE排序结果完全相反；

【Redis-ZSe查询】命令简述：

命令	功能	参数
ZSCORE	查询指定元素的score	key member
ZRANK	查询指定元素的【正序】排名	key member
ZREVRANK	查询指定元素的【逆序】排名	key member
ZRANGE	查询指定【排名区间】的元素（和分数）	key start stop [WITHSCORES]
ZREVRANGE	【逆序】查询指定【排名区间】的元素（和分数）	同【ZRANGE】
ZRANGEBYSCORE	查询指定【分数区间】的元素	key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
ZREVRANGEBYSCORE	【逆序】查询指定【分数区间】的元素	key max min [WITHSCORES] [LIMIT offset count]
ZSCAN	分页遍历有序集合	key cursor [MATCH pattern] [COUNT count]

【Redis-ZSe查询】命令详细对比分析如下：

【ZRANGEBYLEX】命令示例：

# 【ZRANGEBYLEX】命令示例 @zxiaofan

127.0.0.1:6378> zadd zset1 1 a 2 b 2 c 3 d 3 D 2 A 2 C 2 ba 2 bc 2 bA
(integer) 0

127.0.0.1:6378> zrangebylex zset1 [A [t
 1) "a"
 2) "A"
 3) "C"
 4) "b"
 5) "bA"
 6) "ba"
 7) "bc"
 8) "c"
 9) "D"
10) "d"

127.0.0.1:6378> zrangebylex zset1 [a [t LIMIT 2 1
1) "C"

127.0.0.1:6378> zrangebylex zset1 [a [t LIMIT 2 -1
1) "C"
2) "b"
3) "bA"
4) "ba"
5) "bc"
6) "c"
7) "D"
8) "d"

【ZREVRANGEBYLEX】命令示例：

# 【ZREVRANGEBYLEX】命令示例 @zxiaofan

127.0.0.1:6378> zadd zset1 1 a 2 b 2 c 3 d 3 D 2 A 2 C 2 ba 2 bc 2 bA
(integer) 0

127.0.0.1:6378> zrevrangebylex zset1 [t [A
 1) "d"
 2) "D"
 3) "c"
 4) "bc"
 5) "ba"
 6) "bA"
 7) "b"
 8) "C"
 9) "A"
10) "a"

【ZREVRANGEBYSCORE】命令示例：

# 【ZREVRANGEBYSCORE】命令示例 @zxiaofan

127.0.0.1:6378> zadd zset2 1 a 2 b 3 c 3 A 3 Aa 4 B
(integer) 0

127.0.0.1:6378> zrangebyscore zset2 1 6
1) "a"
2) "F"
3) "b"
4) "g"
5) "A"
6) "Aa"
7) "c"
8) "B"

127.0.0.1:6378> zrevrangebyscore zset2 6 1
1) "B"
2) "c"
3) "Aa"
4) "A"
5) "g"
6) "b"
7) "F"
8) "a"

2.3、ZSe删除

【核心命令】

• 删除元素【ZREM、ZREMRANGEBYLEX、ZREMRANGEBYLEXBYRANK、ZREMRANGEBYSCORE】；
• 弹出元素【ZPOPMAX、ZPOPMIN、BZPOPMAX、BZPOPMIN】；

注意：

• 删除元素支持删除指定key，还支持按照字典顺序、排名、分数删除；
• 【ZREMRANGEBYLEX】ZSet的所有元素Score必须相同，否则结果不准确；
• 【ZREMRANGEBYRANK】按排名删除元素。即使分数相同，排名肯定不同；
• 【ZPOPMAX】移除并弹出分数最大的元素，如果分数相同，按字典顺序降序排序；
• 【BZPOPMAX】和【ZPOPMAX】的区别不仅仅在于阻塞弹出，还在于BZPOPMAX支持操作多个key；

【Redis-ZSe删除】命令简述：

命令	功能	参数
ZREM	删除指定元素	key member [member …]
ZREMRANGEBYLEX	删除score完全相同集合中指定区间的元素	key min max
ZREMRANGEBYRANK	删除指定排名区间的元素	key start stop
ZREMRANGEBYSCORE	移除指定score的元素	key min max
ZPOPMAX	【移除】并弹出count个分数最大的元素	key [count]
ZPOPMIN	【移除】并弹出count个分数最小的元素	key [count]
BZPOPMAX	【阻塞移除】并弹出count个分数最大的元素	key [key …] timeout
BZPOPMIN	【阻塞移除】并弹出count个分数最小的元素	key [key …] timeout

【Redis-ZSe删除】命令详细对比分析如下：

【ZREMRANGEBYRANK】命令示例：

#### 【ZREMRANGEBYRANK】命令示例 @zxiaofan 

127.0.0.1:6378> zadd zset 1 a 2 b 2 c 3 d
(integer) 1

127.0.0.1:6378> zremrangebyrank zset 1 -3
(integer) 1

127.0.0.1:6378> zadd zset 1 a 2 b 2 c 3 d
(integer) 1

127.0.0.1:6378> zremrangebyrank zset -3 1
(integer) 1

【ZREMRANGEBYRANK】命令示例：

#### 【ZREMRANGEBYRANK】命令示例 @zxiaofan 

127.0.0.1:6378> del zset2
(integer) 1

127.0.0.1:6378> zadd zset2 3 a 3 b 3 B 3 c 3 A 3 Aa
(integer) 6

127.0.0.1:6378> zpopmin zset2 3
1) "A"
2) "3"
3) "Aa"
4) "3"
5) "B"
6) "3"

127.0.0.1:6378> zadd zset2 3 a 3 b 3 B 3 c 3 A 3 Aa
(integer) 3

127.0.0.1:6378> zpopmax zset2 3
1) "c"
2) "3"
3) "b"
4) "3"
5) "a"
6) "3"

127.0.0.1:6378> zpopmax zset5 3
(empty list or set)

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3、后记

  《玩转Redis-Redis高级数据结构及核心命令-ZSet》至此结束，后续将继续分享Redis其他数据结构及核心命令，欢迎订阅@zxiaofan即时查看后续文章。

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祝君好运！

Life is all about choices！

将来的你一定会感激现在拼命的自己！

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