API的理解和使用——有序集合

有序集合常用的命令

命令	功能
zadd key score member [score member ... ]	添加元素
zcard key	计算成员个数
zscore key member	计算某个成员分数
zrank      key member zrevrank key member	计算成员排名
zrem key member [member ...]	删除成员
zincrby key increment member	增长成员分数
zrange      key start end [withscores] zrevrabge key start end [withscores]	返回指定排名范围内的成员
zrangebyscore      key min max [withscores] zrevrangebyscore key max min [withscores]	返回指定分数范围内的成员
zcount	返回指定分数范围内成员个数
zremrangebyrank key start end	删除指定排名内的升序元素
zremrangebyscore key min max	删除指定分数范围内的成员
zinterstore destination numkeys key [key ...]	交集
zunionstore destination numkeys key [key ...]	并集

有序集合相对于哈希、列表、集合来说会有一点点陌生，但既然叫有序集合，那么它和集合必然有着联系，

它保留了集合不能有重复成员的特性，但不同的是，有序集合中的元素可以排序。

但是它和列表使用索引小标作为排序依据不同的是，它给每个元素设置一个分数（score）作为排序的依据。

有序集合提供了获取指定分数和元素范围查询、计算成员排名等功能，合理的利用有序集合，能帮助我们在实际开发中解决很多问题。

有序集合中的元素不能重复，但是score可以重复，就和一个班里的同学学号不能重复，但是考试成绩可以相同一样。

下面给出列表、集合、有序集合三者的异同点。

列表、集合和有序集合比较

数据结构	是否允许重复元素	是否有序	有序实现方式	应用场景
列表	是	是	索引	时间轴、消息队列
集合	否	否	无	标签
有序集合	否	是	score	排行榜系统

下面按照集合内和集合外两个维度对有序集合的命令进行介绍。

先给出一个有序集合：NBA某一天的排名

east（东部）

胜差	球队
0	BOS
1.5	CLE
3.5	TOR
5	WAS
6.5	DET
7.5	IND
7.5	NY
8	MIL

1.集合内操作

（1）添加成员

命令：zadd key score member [score member ... ]

127.0.0.1:> zadd NBA:east  BOS 1.5 CLE 3.5 TOR  WAS 6.5 DET
(integer)    #返回结果为成功添加成员个数
127.0.0.1:> zadd NBA:east 7.5 IND 7.5 NY  MIL
(integer) 

有关zadd命令有两点需要注意：

第一，Redis3.2为zadd命令添加了nx、xx、ch、incr4个选项：

• nx：member必须不存在，才可以设置成功，用于添加
• xx：member必须存在，才可以设置成功，用于更新
• ch：返回此次操作后，有序集合元素和分数发生变化的个数
• incr：对score做增加，相当于后面介绍的zincrby

第二，有序集合相比集合提供了排序字段，但是也产生了代价，zadd的时间复杂度为O(log(n))，sadd的时间复杂度为O(1)。

127.0.0.1:> zcard NBA:east
(integer) 

（2）计算成员个数

命令：zcard key

与集合类型scard命令一样，返回集合的个数，zcard的时间复杂度为O(1)。

127.0.0.1:> zcard NBA:east
(integer) 

（3）计算某个成员的分数

命令：zscore key member

返回某个成员的分数，注意与排名分开，如果成员不存在则返回nil：

127.0.0.1:> zscore NBA:east IND
"7.5"
127.0.0.1:> zscore NBA:east DET
"6.5"

（4）计算成员的排名

命令：

zrank key member
zrevrank key member

zrank是分数从低到高返回排名。zrevrank反之。

127.0.0.1:> zrank NBA:east CLE
(integer)
127.0.0.1:> zrank NBA:east BOS  #从0开始
(integer)
127.0.0.1:> zrevrank NBA:east BOS
(integer)
127.0.0.1:> zrevrank NBA:east CLE
(integer) 

（5）增加成员的分数

命令：zincrby key increment member

zincrby返回元素修改之后的分数：

127.0.0.1:> zscore NBA:east TOR
"3.5"
127.0.0.1:> zincrby NBA:east  TOR  #又输了场
"4.5"

（6）返回指定排名范围内的成员

命令：

zrange key start end [withscores]
zrevrange key start end [withscores]

有序集合是按照分值排名的，zrange是从低到高返回，zrevrange反之。

下面返回胜差最小，排名前三的，如果加上withscores选项，同时会返回成员分数：

127.0.0.1:> zrange NBA:east   #取前三个
) "BOS"
) "CLE"
) "TOR"
127.0.0.1:> zrange NBA:east   withscores  #附带分数
) "BOS"
) ""
) "CLE"
) "1.5"
) "TOR"
) "4.5"
127.0.0.1:> zrevrange NBA:east   withscores #反向取
) "MIL"
) ""
) "NY"
) "7.5"
) "IND"
) "7.5"

（7）返回指定分数范围内的成员

命令：

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

其中zrangebyscore按照分数从低到高返回，zrevrangebyscore反之。

127.0.0.1:> zrangebyscore NBA:east   #正着取分数3-
) "TOR"
) "WAS"
127.0.0.1:> zrangebyscore NBA:east   withscores
) "TOR"
) "4.5"
) "WAS"
) ""

127.0.0.1:> zrevrangebyscore NBA:east   withscores
) "CLE"
) "1.5"
) "BOS"  #反着取也就反着显示
) ""

同时min和max还支持开区间（小括号）和闭区间（中括号），-inf和+inf分别代表无限小和无限大：

127.0.0.1:> zrangebyscore NBA:east ( +inf  withscores
) "DET"
) "6.5"
) "IND"
) "7.5"
) "NY"
) "7.5"
) "MIL"
) ""

（8）返回指定分数范围内的成员个数

命令：zcount key min max

127.0.0.1:> zcount NBA:east
(integer)
127.0.0.1:> zrangebyscore NBA:east
) "TOR"
) "WAS"

（9）删除成员

命令：zrem key member [member ... ]

127.0.0.1:> zrem NBA:east MIL
(integer) 

（10）删除指定排名内的升序元素

命令：zremrangebyrank key start end

127.0.0.1:> zremrangebyrank NBA:east    #按照排名删，包含两边，所以是3
(integer)
127.0.0.1:> zcard NBA:east
(integer) 

（11）删除指定分数范围内的成员

命令：zremrangebyscore key min max

#删除大于八个胜场的球队
127.0.0.1:> zremrangebyscore NBA:east ( +inf
(integer) 

2.集合间操作

将下面两个有序集合导入到Redis中。

127.0.0.1:> zadd user:ranking:  kris  mike  frank  tim  martin  tom
(integer)
127.0.0.1:> zadd user:ranking:  james  mike  martin  tom
(integer) 

（1）交集

命令：

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

参数说明：

• destination：交集计算结果保存到这个键。
• numkeys：需要做交集计算键的个数。
• key [key ... ]：需要做交集计算的键。
• weights weight [weight ...]：每个键的权重，在做交集计算时，每个键中的每个member会将自己分数乘以这个权重，每个键的权重默认是1。
• aggregate sum|min|max：计算成员交集后，分值可以按照sum（和）、min（最小值）、max（最大值）做汇总，默认值是sum。

下面对两个集合取交集，weights和aggregate使用默认值：

127.0.0.1:> zinterstore user:ranking:1_inter_2  user:ranking: user:ranking:
(integer)
#查看结果
127.0.0.1:> zrange user:ranking:1_inter_2  - withscores
) "mike"
) ""
) "martin"
) ""
) "tom"
) ""   #aggregate默认取和，权重为1.

如果想让user：ranking：2的权重变为0.5，并且集合效果使用max，可以执行如下操作：

127.0.0.1:> zinterstore user:ranking:1_inter_2  user:ranking: user:ranking: weights  0.5 aggregate max
(integer)
127.0.0.1:> zrange user:ranking:1_inter_2  - withscores
) "mike"
) ""
) "martin"
) "312.5"
) "tom"
) ""  /
#再来一个例子
127.0.0.1:> zinterstore user:ranking:1_inter_2  user:ranking: user:ranking: weights 0.5 0.5 aggregate min
(integer)
127.0.0.1:> zrange user:ranking:1_inter_2  - withscores
) "mike"
) "38.5"
) "martin"
) ""
) "tom"
) "125.5"

（2）并集

命令：

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

该命令的所有参数和zinterstore是一致的，只不过是做并集计算。

下面对两个集合取并集，weights和aggregate使用默认配置

127.0.0.1:> zunionstore user:ranking:1_union_2  user:ranking: user:ranking:
(integer)
#相同元素相加，相异元素加进来成为一个新的元素
127.0.0.1:> zrange user:ranking:1_union_2  -
) "kris"
) "james"
) "mike"
) "frank"
) "tim"
) "martin"
) "tom"

#值相加
127.0.0.1:> zrange user:ranking:1_union_2  - withscores
 ) "kris"
 ) ""
 ) "james"
 ) ""
 ) "mike"
 ) ""
 ) "frank"
 ) ""
 ) "tim"
) ""
) "martin"
) ""
) "tom"
) ""

下面会介绍这些命令的时间复杂度，开发人员在使用对应的命令进行开发时，不仅要考虑功能性，

还要了解相应的时间复杂度，防止由于使用不当造成应用方效率下降以及Redis阻塞。

有序集合命令的时间复杂度

命令	时间复杂度
zadd key score member [score member ... ]	O(kxlog(n))，k是添加成员的个数，n是当前有序集合成员个数
zcard key	O(1)
zscore key member	O(1)
zrank      key member zrevrank key member	O(log(n))，n是当前有序集合成员的个数
zrem key member [member ...]	O(k*log(n))，k是删除成员的个数，n是当前有序集合成员的个数
zincrby key increment member	O(log(n))，n是当前有序集合成员个数
zrange      key start end [withscores] zrevrabge key start end [withscores]	O(log(n)+k)，k是要获取的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zrangebyscore      key min max [withscores] zrevrangebyscore key max min [withscores]	O(log(n)+k)，k是要获取的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zcount	O(log(n))，n是当前有序集合成员个数
zremrangebyrank key start end	O(log(n)+k)，k是要删除的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zremrangebyscore key min max	O(log(n)+k)，k是要删除的成员个数，n是当前有序集合成员的个数
zinterstore destination numkeys key [key ...]	O(n*k)+O(m*log(m))，n是成员数最小的有序集合成员个数， k是有序集合的个数，m是结果集中成员个数
zunionstore destination numkeys key [key ...]	O(n)+O(m*log(m))，n是所有有序集合成员个数和，m是结果集中成员个数