redis之有序集合类型(Zset)——排行榜的实现

Redis的有序集合是一种包含唯一字符串的集合,并且每个成员都有一个评分用于排序。这种数据结构支持快速的添加、删除和更新操作,以及通过评分或位次获取元素的范围。有序集合常用于实现排行榜功能,例如收入或积分排行榜。对于实时性要求高的场景,可以通过有序集合的关联评分来实现实时更新。此外,也可以借助二叉堆以O(log(N))的时间复杂度实现类似功能。

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Redis有序集合和Redis集合类似,是不包含 相同字符串的合集。它们的差别是,每个有序集合 的成员都关联着一个评分,这个评分用于把有序集 合中的成员按最低分到最高分排列。

使用有序集合,你可以非常快地(O(log(N)))完成添加,删除和更新元素的操作。 因为元素是在插入时就排好序的,所以很快地通过评分(score)或者 位次(position)获得一个范围的元素。 访问有序集合的中间元素同样也是非常快的,因此你可以使用有序集合作为一个没用重复成员的智能列表。 在这个列表中, 你可以轻易地访问任何你需要的东西: 有序的元素,快速的存在性测试,快速访问集合中间元素!

简而言之,使用有序集合你可以很好地完成 很多在其他数据库中难以实现的任务。

at first,我们先添加一下数据:

> zadd member_list 10 a 3 b 1 c 4 d 7 e
(integer) 5
#返回5,即成功加了5个进入集合。现在试试添加重复的元素
> zadd member_list 9 a 8 f
(integer) 1
#这个步骤,返回了1,而不是2,是因为a这个元素已经存在于集合当中了,不会添加成功。
> zrange member_list 0 6 WITHSCORES
1) "c"
2) 1.0
3) "b"
4) 3.0
5) "d"
6) 4.0
7) "e"
8) 7.0
9) "f"
10) 8.0
11) "a"
12) 9.0

可以看到,有序集合排序的规则是根据分母的大小,分母越小排在集合的前面

如下表显示与​​排序集的一些基本命令:

S.N. 命令& 描述
1 ZADD key score1 member1 [score2 member2] 
添加一个或多个成员到有序集合,或者如果它已经存在更新其分数
2 ZCARD key 
得到的有序集合成员的数量
3 ZCOUNT key min max 
计算一个有序集合成员与给定值范围内的分数
4 ZINCRBY key increment member 
在有序集合增加成员的分数
5 ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] 
多重交叉排序集合,并存储生成一个新的键有序集合。
6 ZLEXCOUNT key min max 
计算一个给定的字典范围之间的有序集合成员的数量
7 ZRANGE key start stop [WITHSCORES] 
由索引返回一个成员范围的有序集合。
8 ZRANGEBYLEX key min max [LIMIT offset count] 
返回一个成员范围的有序集合(由字典范围)
9 ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT] 
按分数返回一个成员范围的有序集合。
10 ZRANK key member 
确定成员的索引中有序集合
11 ZREM key member [member ...] 
从有序集合中删除一个或多个成员
12 ZREMRANGEBYLEX key min max 
删除所有成员在给定的字典范围之间的有序集合
13 ZREMRANGEBYRANK key start stop 
在给定的索引之内删除所有成员的有序集合
14 ZREMRANGEBYSCORE key min max 
在给定的分数之内删除所有成员的有序集合
15 ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES] 
返回一个成员范围的有序集合,通过索引,以分数排序,从高分到低分
16 ZREVRANGEBYSCORE key max min [WITHSCORES] 
返回一个成员范围的有序集合,按分数,以分数排序从高分到低分
17 ZREVRANK key member 
确定一个有序集合成员的索引,以分数排序,从高分到低分
18 ZSCORE key member 
获取给定成员相关联的分数在一个有序集合
19 ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] 
添加多个集排序,所得排序集合存储在一个新的键
20 ZSCAN key cursor [MATCH pattern] [COUNT count] 
增量迭代排序元素集和相关的分数

参考链接:(http://www.yiibai.com/redis/redis_sorted_sets.html

我们可以实现的事情:

1.排行榜

排行榜是非常常见的实现,比如收入排行榜,积分排行榜。在某种情况下,可以直接缓存整个排行榜,然后设置定时任务,在某个时间点更新。但对于一些实时性比较强的,需要及时更新数据,可以利用redis的有序队列实现,原理是利用有序队列的关联评分。

PS:如果要自己实现,可以考虑使用二叉堆实现,效率能到到O(log(N))

#假定有一个实时的竞技场评分,在玩家结束操作后打分,并动态显示玩家的排行榜
> zadd rank 100 biki 87 zhibin 72 ming 64 fen 98 cat
(integer) 5
#显示得分最高的前三名玩家
> ZREVRANGE rank 0 2 WITHSCORES
1) "biki"
2) 100.0
3) "cat"
4) 98.0
5) "zhibin"
6) 87.0
#此时aaa玩家结束游戏得分为90
>zadd rank 90 aaa
#插入到有序队列,在进行查询
> zadd rank 90 aaa
(integer) 1
> ZREVRANGE rank 0 2 WITHSCORES
1) "biki"
2) 100.0
3) "cat"
4) 98.0
5) "aaa"
6) 90.0
排名已经更新了


### Redis ZSet 数据结构及用法 #### 一、ZSet 基本概念 Redis 中的 Zset 是一种特殊的集合,它不仅能够保存不重复的成员,而且每个成员还关联着一个浮点数类型的分数(score),这使得 Zset 成员可以依据 score 进行排序[^2]。 #### 二、内部实现机制 为了高效处理大量有序数据,在 Redis 版本迭代过程中对于 Zset 的底层实现进行了优化。早期版本采用的是 skip list(跳跃表)+ dict(字典)的方式;而到了后来,则引入了ziplist作为小数据量情况下的紧凑表示形式之一。当元素数量增多或者单个元素长度超过一定阈值时会自动转换成更高效的存储方式——即上述提到的传统组合模式。这种设计既兼顾了内存占用又保障了操作性能[^3]。 #### 三、常用命令介绍 - **添加/更新成员** 添加新成员到指定键对应的 Zset 集合里,并赋予相应的分值;如果该成员已存在则仅更新其分值。 ```java redisTemplate.opsForZSet().add(key, value, score); ``` - **移除成员** 将给定的一个或多个成员从 Zset 移除,行为类似于常规 set 类型中的删除操作。 ```java redisTemplate.opsForZSet().remove(key, value); ``` - **修改成员得分** 对于已经存在于 Zset 内部特定项调整它的评分数值。 ```java redisTemplate.opsForZSet().incrementScore(key, member, delta); ``` - **获取排名区间内的成员列表** 可按升序或降序排列返回处于某个范围位置上的所有条目及其对应 scores。 ```java redisTemplate.opsForZSet().range(key, start, end); redisTemplate.opsForZSet().reverseRangeWithScores(key, start, end); ``` 以上就是关于 Redis ZSet 结构以及部分 API 使用方法的大致描述[^4]。
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