初识Redis

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第1关：Redis中的数据结构

编程要求
根据提示，打开命令行，启动 Redis 客户端并创建一些值：

使用默认配置后台启动 Redis 服务器
启动 Redis 客户端 redis-cli
设置字符串
键为 hello
值为 redis
设置列表，键为 educoder-list
从列表左侧推入元素 hello
从列表右侧推入元素 educoder
从列表右侧推入元素 bye
从列表右侧弹出一个元素
设置集合，键为 educoder-set
添加元素 c
添加元素 python
添加元素 redis
删除元素 c
设置哈希，键为 educoder-hash
添加键：python，值为：language
添加键：ruby，值为：language
添加键: redis，值为：database
删除键 ruby
设置有序列表，键为 educoder-zset
添加成员 jack，分值为 200
添加成员 rose，分值为 400
添加成员 lee，分值为 100
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：无；
预期输出：

redis
{‘python’: ‘language’, ‘redis’: ‘database’}
[‘hello’, ‘educoder’]
set([‘python’, ‘redis’])
[(‘lee’, 100.0), (‘jack’, 200.0), (‘rose’, 400.0)]

这是整体的第一关代码，在这篇文章是分开的代码点击此处跳转至该文章

代码示例如下（第一关的代码是按行粘贴，在命令行输入的）：

redis-cli
set hello redis
lpush educoder-list hello
rpush educoder-list educoder
rpush educoder-list bye
rpop educoder-list
sadd educoder-set c
sadd educoder-set python redis
del educoder-set c
hset educoder-hash python language
hset educoder-hash ruby language
hset educoder-hash redis database
hdel educoder-hash ruby
zadd educoder-zset 200 jack
zadd educoder-zset 400 rose
zadd educoder-zset 100 lee
sadd educoder-set python redis

第2关：使用 Python 与 Redis 交互

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，实现使用 Python 编写程序与 Redis 交互：

使用方法2创建客户端r1连接到 Redis
设置下表中的两个字符串键：
键 值
test1 hello
test2 Redis
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

获取test1和test2键的值。

测试输入：无
测试输出：
hello
Redis

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-
import redis

def write_redis():
    #********* Begin *********#
    pool = redis.ConnectionPool(host='127.0.0.1', port=6379, decode_responses=True)
    r = redis.Redis(connection_pool=pool)
    r.set("test1", "hello")
    r.set("test2", "Redis")
    #********* End *********#

第3关：使用Python+Redis实现文章投票网站后端功能编程要求

根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，完成简化版文章投票网站的后端处理逻辑：

在 article_vote() 函数中：

该方法作用是：对文章投票
参数说明：
r：Redis 客户端
user_id：投票用户

article_id：被投票文章

已提供一周前 Unix 时间戳，存放在变量 cutoff
当满足以下条件时，为文章投一票：
该文章发布不超过一周
该用户没有为该文章投过票

在 post_article() 函数中：

该方法作用是：创建文章
参数说明：
r：Redis 客户端
user：发布用户

title：文章标题

link：文章链接

已提供：
article_id，新文章 ID
voted，新文章已投票用户名单存储键名

article，新文章详细信息存储键名

now，文章创建时间

按照 ID 递增的顺序依次创建文章
保证发布文章的用户不能给自己的文章投票
文章在发布一周后删除已投票用户名单
存储文章详细信息到 Redis 中，包括字段：
文章标题
文章链接

发布用户

存储文章的发布时间和初始投票数
初始投票数为 1
在 get_articles() 函数中：

该方法作用是：对文章进行排序
参数说明：
r：Redis 客户端
start：从排序为 start 的文章开始获取
end：到排序为 end 的文章结束获取

order：排序方式，分为两种：

time：按时间排序
score：按投票数排序
已提供文章信息空列表，articles

实现按时间/投票数排序

将排序后的文章及其全部信息组成一个列表：

按照不同排序规则取出排序在参数提供的区间范围内的文章
及每篇文章的全部信息，包括文章 ID
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：无；
预期输出：

We posted a new article with id: 1
Its HASH looks like:
{‘poster’: ‘username’, ‘link’: ‘http://www.google.com’, ‘title’: ‘A title’}
We voted for the article, it now has votes: 2
The currently highest-scoring articles are:
[{‘id’: ‘1’}]

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import time

ONE_WEEK_IN_SECONDS = 7 * 24 * 60 * 60

def article_vote(r, user_id, article_id):
    cutoff = time.time() - ONE_WEEK_IN_SECONDS

    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    if r.zscore('time', article_id) < cutoff:
        return
    if r.sadd('voted:' + article_id, user_id):
        r.zincrby('score', article_id, 1)

    #********* End *********#

def post_article(r, user, title, link):
    article_id = str(r.incr('article'))

    voted = 'voted:' + article_id
    r.sadd(voted, user)
    r.expire(voted, ONE_WEEK_IN_SECONDS)
    now = time.time()
    article = 'article:' + article_id
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    r.hmset(article, {
        'title': title,
        'link': link,
        'poster': user,
    })
    r.zadd('score', article_id, 1)
    r.zadd('time', article_id, now)
  
    #********* End *********#

    return article_id

def get_articles(r, start, end, order='score'):
    ids = r.zrevrange(order, start, end)
    articles = []

    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    for id in ids:
        article_data = r.hgetall(id)
        article_data['id'] = id
        articles.append(article_data)


    #********* End *********#

    return articles

第4关：字符串、列表与集合

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，完成任务分配的后端处理逻辑：

在 task_empty() 方法中：
从 Redis 中获取列表 task_list 的长度，判断是否为 0
若为 0，则返回 True
若不为 0，则返回 False
在 get_task() 方法中：
从列表 task_list 的最右侧弹出一个元素，赋值给 task
将 task 的值设置到 Redis 的字符串键 current_task 中
在 get_unallocated_staff() 方法中：
从集合 unallocated_staff 中随机返回一个元素，赋值给 staff
将上面的 staff 从集合 unallocated_staff 移动到集合 allocated_staff 中
返回（return）staff 的值
在 allocate_task(staff) 方法中：
将参数 staff 的值追加到 Redis 字符串键 current_task 的尾部，中间以 : 间隔
将追加后的字符串键 current_task 从左侧推入列表 task_queue
将字符串键 current_task 的值设置为 “None”
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

task_1 task_2 task_3 task_4 task_5
staff_1 staff_2 staff_3 staff_4 staff_5
预期输出：

Init task list: [‘task_1’, ‘task_2’, ‘task_3’, ‘task_4’, ‘task_5’]
Init staff list: set([‘staff_4’, ‘staff_5’, ‘staff_1’, ‘staff_2’, ‘staff_3’])
Cur task list is empty: False
Get new task: task_5
Current staff is allocated: True
Current staff is unallocated: False
Current task is: None
Allocated all tasks
Task queue length: 5
Task list is empty: True
Allocated_staff: set([‘staff_4’, ‘staff_5’, ‘staff_1’, ‘staff_2’, ‘staff_3’])
Unallocated_staff: set([])

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import redis

conn = redis.Redis()

def task_empty():
    # 请在下面完成判断任务列表是否为空
    #********* Begin *********#
    return int(conn.llen("task_list")) == 0
    #********* End *********#

def get_task():
    # 请在下面完成获取一个任务
    #********* Begin *********#
    task = conn.rpop("task_list")
    conn.set("current_task",task)

    #********* End *********#

def get_unallocated_staff():
    # 请在下面完成获取一个未分配的员工
    #********* Begin *********#
    staff=conn.srandmember("unallocated_staff")
    conn.smove("unallocated_staff","allocated_staff",staff)
    return staff
    #********* End *********#

def allocate_task(staff):
    # 请在下面完成分配任务
    #********* Begin *********#
    conn.append("current_task",':'+str(staff))
    conn.lpush("task_queue",conn.get("current_task"))
    conn.set("current_task","None")

    #********* End *********#

第5关：哈希与有序集合

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，完成带优先级的队列系统的后端处理逻辑：

在 set_task_info(task_id) 方法中：
使用参数 task_id 作为域，初始状态 “init” 作为值构成域-值对，存放在 task_status 哈希键中。
在 add_task_to_queue(task_id, priority) 方法中：
参数说明：
task_id 为任务 ID
priority 为任务优先级。
将分值（优先级）为 priority 的成员 task_id 存入有序集合 task_queue 中。
注意将参数 priority 转换为整型
调用 set_task_info() 方法，传入参数 task_id
在 get_task() 方法中：
新建变量 task_list_by_priority，值为：
使用 ZREVRANGE 命令按照分值（优先级）从大到小顺序返回有序集合 task_queue 的全部成员。
新建变量 current_task，值为：
task_list_by_priority 中的第一个元素（下标为 0）
将成员 current_task 从有序集合 task_queue 中移除
修改哈希 task_status 中的 current_task 域的值为 “processing”
返回（return）current_task 的值
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
2 4 9 1 0 5 8 6 7 3
预期输出：

Add new task: 1, priority: 2, status: init
Add new task: 2, priority: 4, status: init
Add new task: 3, priority: 9, status: init
Add new task: 4, priority: 1, status: init
Add new task: 5, priority: 0, status: init
Add new task: 6, priority: 5, status: init
Add new task: 7, priority: 8, status: init
Add new task: 8, priority: 6, status: init
Add new task: 9, priority: 7, status: init
Add new task: 10, priority: 3, status: init
Before: task list is: [‘3’, ‘7’, ‘9’, ‘8’, ‘6’, ‘2’, ‘10’, ‘1’, ‘4’, ‘5’]
Get new task: 3
After: task list is: [‘7’, ‘9’, ‘8’, ‘6’, ‘2’, ‘10’, ‘1’, ‘4’, ‘5’]
Current task status: processing

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import redis

conn = redis.Redis()

# 初始化任务信息到 Redis 中
def set_task_info(task_id):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    conn.hset("task_status",task_id,"init")
    #********* End *********#

# 将任务添加至任务队列
def add_task_to_queue(task_id, priority):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    conn.zadd("task_queue",task_id,int(priority))
    set_task_info(task_id)
    #********* End *********#

# 从任务队列中取出优先级最高的任务
def get_task():
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    task_list_by_priority=conn.zrevrange('task_queue',0,-1)
    current_task=task_list_by_priority[0]
    conn.zrem('task_queue',current_task)
    conn.hset("task_status",current_task,"processing")
    return current_task
    #********* End *********#

第6关：Redis基本事务与其他命令

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，完成网络约车的后端处理逻辑：

在 request_cab(user_id, priority) 方法中：
判断是否存在哈希键 request:info:用户ID 的 time 域：
提示：可使用 HEXISTS 命令
若存在，则直接 return
若不存在，做如下操作
使用事务提交下列命令：
将参数 user_id 从最左侧推入列表 cab:queue
使用 HMSET 命令设置哈希键 request:info:用户ID:
域 time，值为 time.time()
域 priority，值为参数 priority
将上述哈希键的过期时间设置为 10分钟
在 allocate() 方法中：
使用 SORT 命令对列表 cab:queue 排序，并将结果赋值给 cab_queue：
使用 BY 参数
参考键为哈希键 request:info:*，其中 * 为占位符
使用上述参考键中的 priority 域
使用 DESC 参数做倒序排序
取出 cab_queue 的第一个元素（下标为 0）赋值给 current_respond
从列表 cab:queue 中移除变量 current_respond 中包含的元素
返回（return）current_respond
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

1 2 3 4 5 6 7 8 9
9 8 7 6 5 4 3 2 1
预期输出：

Receive new request: 1, priority: 9, is_expired? True
Receive new request: 2, priority: 8, is_expired? True
Receive new request: 3, priority: 7, is_expired? True
Receive new request: 4, priority: 6, is_expired? True
Receive new request: 5, priority: 5, is_expired? True
Receive new request: 6, priority: 4, is_expired? True
Receive new request: 7, priority: 3, is_expired? True
Receive new request: 8, priority: 2, is_expired? True
Receive new request: 9, priority: 1, is_expired? True
Before: request queue: [‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’, ‘5’, ‘6’, ‘7’, ‘8’, ‘9’]
Allocate new request: 1
After: request queue: [‘2’, ‘3’, ‘4’, ‘5’, ‘6’, ‘7’, ‘8’, ‘9’]
Repeat request in few seconds:
Before: request queue length: 8
After: request queue length: 8

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import time
import redis

conn = redis.Redis()

# 用户端发起派车请求
def request_cab(user_id, priority):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    if conn.hexists('request:info:' + str(user_id), 'time'):
        return
    pipe = conn.pipeline()
    pipe.lpush('cab:queue', user_id)
    pipe.hmset('request:info:'+str(user_id), {'time': time.time(), 'priority':priority})
    pipe.expire('request:info:'+ str(user_id), 10 * 60)
    pipe.execute()
    #********* End *********#

# 平台选择优先级最高的派车请求并派车
def allocate():
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    cab_queue=conn.sort('cab:queue',by='request:info:*->priority',desc=True)
    current_respond=cab_queue[0]
    conn.lrem('cab:queue', current_respond, 1)
    return current_respond
    #********* End *********#

# 用户端取消派车请求
def cancel_cab(user_id):
    conn.expire('request:info:' + str(user_id), 0)
    conn.lrem('cab:queue', user_id)

第7关：使用Redis管理登录令牌

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，完成令牌管理的后端处理逻辑：

在 check_token(token) 方法中：
使用 hget() 方法从哈希 login 中取出参数 token 域的值
返回（return）上述值
在 update_token(token, user_id) 方法中：
参数说明：
token 为令牌
user_id 为该令牌对应的用户 ID
获得当前时间并赋值给 timestamp
使用事务提交下列命令：
将域 token 与值 user_id 对存入哈希键 login 中
将成员 token 存入有序集合 recent:token 中，分值为 timestamp
在 clean_tokens() 方法中：
使用当前时间减去 86400 得到一周前时间戳，并赋值给 one_week_ago_timestamp
使用 zrangebyscore 方法获取有序集合 recent:token 中
分值大于等于 0
小于等于 one_week_ago_timestamp 的所有成员
并赋值给变量 expired_tokens
使用 zremrangebyscore 方法移除有序集合 recent:token 中
分值大于等于 0
小于等于 one_week_ago_timestamp 的所有成员
移除哈希 login 中所有与变量 expired_tokens 中相同的域
使用指针形式传入参数 *expired_tokens
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：1，2，3，4，5

预期输出：

loged user: []
[ADD!]User 1 add token
Login with 1’s token, match user: 1, have_timestamp: True
loged user: [‘1’]
[ADD!]User 2 add token
Login with 2’s token, match user: 2, have_timestamp: True
loged user: [‘1’, ‘2’]
[ADD!]User 3 add token
Login with 3’s token, match user: 3, have_timestamp: True
loged user: [‘1’, ‘2’, ‘3’]
[ADD!]User 4 add token
Login with 4’s token, match user: 4, have_timestamp: True
loged user: [‘1’, ‘2’, ‘3’, ‘4’]
[ADD!]User 5 add token
Login with 5’s token, match user: 5, have_timestamp: True
Login with expired token
User not_exist_user add token
Clean Tokens
Login with expired token, match user: None
代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import time
import redis

conn = redis.Redis()

# 核对令牌，并返回该令牌对应的用户 ID
def check_token(token):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    return conn.hget('login', token)
    #********* End *********#

# 更新令牌，同时存储令牌的创建时间
def update_token(token, user_id):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    timestamp = time.time()
    pipe = conn.pipeline()
    pipe.hset('login', token, user_id)
    pipe.zadd('recent:token', token, timestamp)
    pipe.execute()

    #********* End *********#

# 清理过期令牌
def clean_tokens():
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    one_week_ago_timestamp = time.time() - 86400
    expired_tokens = conn.zrangebyscore('recent:token', 0, one_week_ago_timestamp)
    conn.hdel('login', *expired_tokens)

    #********* End *********#

第8关：使用Redis实现购物车

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，实现购物车的后端处理逻辑：

在 add_item(name, price) 方法中：
使用 item_id 键自增作为商品 ID
商品信息键名为 item::info，其中为商品ID
为商品信息哈希键设置：
域为 “name”，值为参数 name
域为 “price”，值为参数 price
为商品信息哈希键设置过期时间：30 天后
返回（return）商品 ID
在 add_to_cart(user_id, item, count) 方法中：
如果参数 count 大于 0：
为哈希键 cart:，其中为参数 user_id 设置：
域为参数 item
值为参数 count
否则：
移除哈希键 cart:，其中为参数 user_id 中：
参数为 item 的域
在 get_cart_info(user_id) 方法中：
获取 user_id 对应用户的购物车信息并返回（return）
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：

pen
2.5
car
20000
shirt
99
user:1
3
2
user:2
1
8
预期输出：

Add item 1! Infos: {‘price’: ‘2.5’, ‘name’: ‘pen’}, have_ttl? True
Add item 2! Infos: {‘price’: ‘20000.0’, ‘name’: ‘car’}, have_ttl? True
Add item 3! Infos: {‘price’: ‘99.0’, ‘name’: ‘shirt’}, have_ttl? True
Add item 3 to cart user:1, count: 2, info: {‘3’: ‘2’}
Add item 1 to cart user:2, count: 8, info: {‘1’: ‘8’}

代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import redis

conn = redis.Redis()

# 添加商品
def add_item(name, price):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    item_id = conn.incr('item_id')
    item_info_key = 'item:' + str(item_id)+ ":info"
    conn.hmset(item_info_key,{"name":name,"price":price})
    conn.expire(item_info_key,30 * 24 * 60 * 60)

    return item_id
    #********* End *********#

# 加入购物车
def add_to_cart(user_id, item, count):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    if count > 0:
        conn.hset("cart:"+user_id,item,count)
    else:
        conn.hrem('cart:'+user_id,item)
    #********* End *********#


# 获取购物车详情
def get_cart_info(user_id):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    return conn.hgetall("cart:"+user_id)
    #********* End *********#

第9关：使用Redis做页面缓存

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，实现使用Redis缓存网页:

创建变量 page_key，值为：
对参数 request_url 哈希编码并转化成字符串
使用字符串 cache: 与上述字符串前后拼接
尝试从 Redis 中读取字符串键，键名为 page_key 的值
若读取成功，则返回该键中的值
若读取失败，则：
创建变量 content，值为：
使用字符串 content for 与参数 request_url 前后拼接
使用 SETEX 命令将变量 content 存至字符串键：
键名为 page_key 的值
生存时间为 600 秒
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：无；
预期输出：

Cache: request http://example.educoder.net/?productId=X, content: content for http://example.educoder.net/?productId=X, have_ttl? True
Get response: ‘content for http://example.educoder.net/?productId=X’
Cache the request again!
Get response: ‘content for http://example.educoder.net/?productId=X’
Cache: request http://example.educoder.net/?productId=X, content: content for http://example.educoder.net
代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import redis

conn = redis.Redis()

# 使用 Redis 做页面缓存
def cache_request(request_url):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    page_key = 'cache:' + str(hash(request_url))
    content = conn.get(page_key)
    if not content:
        content = "content for " + request_url
        conn.setex(page_key, content, 600)
    return content
    #********* End *********#

第10关：使用Redis做数据缓存

编程要求
根据提示，在右侧Begin-End区域补充代码，实现使用Redis实现数据缓存：

在 add_cache_list(data_id, delay) 方法中：
参数说明：
data_id 是需要缓存的数据的唯一标识
delay 是该数据的更新周期
将分值为 delay 的成员 data_id 存入有序集合 cache:delay 中
将分值为当前时间 time.time() 的成员 data_id 存入有序集合 cache:list 中
在 cache_data() 方法中：
获取到有序集合 cache:list 中根据分值排序的第一个元素并赋值给变量 next
获取当前时间 time.time() 并赋值给变量 now
若 next 不存在或 next 的第一个元素的分值大于 now:
等待 100 毫秒
从 next 中取出第一个元素的成员值并赋值给变量 data_id
根据 data_id 从有序集合 cache:delay 中取出它的更新周期并赋值给变量 delay
判断 delay 是否大于 0：
若小于等于 0：
从有序集合 cache:list 中移除 data_id 成员
从有序集合 cache:delay 中移除 data_id 成员
删除该数据对应的缓存键 cache:data:，其中的值为data_id
若大于 0:
构建哈希 {‘id’: data_id, ‘data’: ‘fake data’} 并赋值给变量 data，作为待缓存的伪造数据
将分值为当前时间+更新周期的成员 data_id 加入有序集合 cache:list 中
更新该成员的缓存键 cache:data:*，值为：data 编码成 JSON 格式 json(dumps(data))
测试说明
我会对你编写的代码进行测试：

测试输入：无；
预期输出：

Schedule caching of itemX every 5 seconds
Cache list looks like:
[‘itemX’]
Cached data looks like:
‘{“data”: “fake data”, “id”: “itemX”}’
Force delete cache
The cache was cleared? True
代码示例如下：

#!/usr/bin/env python
#-*- coding:utf-8 -*-

import time
import json
import redis

conn = redis.Redis()

# 将数据加入缓存队列
def add_cache_list(data_id, delay):
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    conn.zadd('cache:delay', data_id, delay)
    conn.zadd('cache:list', data_id, time.time())
    #********* End *********#

# 缓存数据
def cache_data():
    # 请在下面完成要求的功能
    #********* Begin *********#
    next = conn.zrange('cache:list', 0, 0, withscores=True)
    now = time.time()
    if not next or next[0][1] > now:
        time.sleep(0.1)
    data_id = next[0][0]
    delay = conn.zscore('cache:delay', data_id)
    if delay <= 0:
        conn.zrem('cache:delay', data_id)
        conn.zrem('cache:list', data_id)
        conn.delete('cache:data:' + data_id)
    else:
        data = {'id': data_id, 'data': 'fake data'}
        conn.zadd('cache:list', data_id, now + delay)
        conn.set('cache:data:' + data_id, json.dumps(data))



    #********* End *********#

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