Redis数据类型之有序集合类型Sorted Set（Zset）

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一、Redis有序集合类型介绍

Redis有序集合（Sorted Set，也称作Zset）由多个带有分数（score）的成员（member）组成。

和无序集合不同是，有序集合种的成员可以根据自己的分数按照特定规则排序。如果在有序集合中多个成员的分数相同，那么成员会按照字典序排列。

字典序（Lexicographical Order）是一种常用排序方式，类似于现实生活中英文字典的单词排序。在这个顺序中，字符串或其他序列按照字符或元素逐个比较排列。

规则：

1. 逐个字符比较：从当前字符串（序列）第一个字符开始，按照ASCII或Unicode值进行比较，较小的字符排在前面；
2. 比较长度：如果前面的字符相同，比较下一个字符，直到某一个字符不同或者达到当前字符串（序列）末尾。如果一个字符串（序列）是另一个字符串（序列）的前缀，那么较短的序列排在前面；

案例：

1. 字符串apple和orange比较时，首字母 a比 o小，因此apple排在orange前面；
2. 字符串iCode504与iCode504abc比较时，由于iCode504比iCode504abc短，并且iCode504是iCode504abc的前缀，因此iCode504排在iCode504abc前面；

字典序通常用于字符串排列，生成组合、排列等场景。

有序集合融合了无序集合（Set）和哈希（Hash）类型的特性：

• 有序集合中的每一个成员都是独一无二的（无序集合的特点）；
• 一个成员对应一个分数（类似Hash类型种field-value）

下图展示了有序集合的存储结构并对其特点做更详细的说明：

有序集合主要体现在如下应用场景：

1. 微博热搜展示前50条词条：一个热搜词条对应Zset的成员，热度值对应当前成员的分数值：

2. 查看当前商家热销榜：商品名称作为当前Zset的成员，销量作为当前成员的分数值：

二、Redis有序集合常用类型

2.1 添加操作

使用ZADD命令，完整命令如下：

ZADD key [NX | XX] [GT | LT] [CH] [INCR] score member [score member ...]

方括号中的内容是命令选项（按照实际情况选择）。以下是关于ZADD操作的详细说明：

1. 向有序集合中添加一个或多个成员：

ZADD key score member [score member ...]

默认返回的是成功向有序集合中添加的成员个数

2. 如果当前集合某个成员不存在，则执行添加操作，否则不执行添加操作：

ZADD key NX score member [score member ...]

3. 如果当前集合中存在某个成员，则执行分数修改操作，不会新增成员：

ZADD key XX score member [score member ...]

4. 如果新分数比当前集合中成员对应分数小，执行更新操作，否则不执行操作

ZADD key LT score member [score member ...]

5. 如果新分数比当前集合中成员对应分数大，执行更新操作，否则不执行操作

ZADD key GT score member [score member ...]

注意：ZADD命令中GT、LT和NX选项具有互斥性。在使用ZADD命令时，你只能使用三个中的一个。

6. 将指定的分数与成员的当前分数相加。如果成员不存在，则相当于添加成员，并将初始分数设置为给定分数。INCR 选项只能与单个 score 和 member 配合使用。

ZADD key INCR score member

7. 返回受影响的成员数量：

ZADD key CH score member

其中CH是changed的缩写，这里说的受影响包括以下两种情况：

• 向Zset中新增成员；
• 在Zset中已经存在的成员但是分数被更新；

2.2 获取操作

1. 获取集合中成员数量：

ZCARD key

2. 获取成员对应的分数：

ZSCORE key member

3. 获取当前成员在当前有序集合中的索引值：

ZRANK key member

4. （逆序）获取当前成员在当前有序集合中的索引值：

ZREVRANK key member

这里说的逆序指的是将当前有序集合整体反转过来，尾部成员变为头部成员，即尾部成员对应的索引值为0：

2.3 范围获取

1. 默认按照分数从小到大排序，返回索引从start到stop之间所有的元素：

ZRANGE key start stop [BYSCORE | BYLEX] [REV] [LIMIT offset count] [WITHSCORES]

以下是命令中各个参数的相关说明（假设当前有序集合长度是 zset.length）：

• key：当前有序集合的键名
• start：获取有序集合的开始位置，默认范围：$[0,zset.length)$或$[-zset.length, -1]$
• stop：获取有序集合的结束位置，默认范围：$[0,zset.length)$或$[-zset.length, -1]$

• WITHSCORES：排序后显示每一个成员和对应的分数。

• BYSCORE：指定此选项，将按照分数范围返回元素，此时 start和 stop会被解释为分数值，而不是原来的索引值。start和 stop默认是闭区间，如果某一个需要开区间，只需要在前面加上一个小括号即可，例如：(start
• BYLEX：指定此选项，将按照字典序返回元素，此时 start和 stop将被解释为元素的字典顺序范围（不支持使用 WITHSCORES）。

• REV：反转当前的排序。

• LIMIT：类似MySQL中的 LIMIT关键字，其中 offset是偏移量，范围在$[0, zset.length-1)$，count是显示数据个数，获取排序后的结果集中$[offset, offset + count)$区间内的数据。在使用 LIMIT时，需要配合 BYSCORE或 BYLEX使用：

2. （Redis 6.2.0以后过时）反转当前有序集合的排序：

ZREVRANGE key start stop [WITHSCORES]

3. （Redis 6.2.0以后过时）获取指定分数范围的成员：

ZRANGEBYSCORE key min max [WITHSCORES] [LIMIT offset count]

4. 获取指定分数范围的元素个数：

ZCOUNT key min max

2.4 其他操作

1. 删除一个或多个成员：

ZREM key member [member ...]

默认返回成功删除成员个数：

2. 增加某个元素的分数：

ZINCRBY key increment member

3. 从键名列表中的第一个非空排序集中弹出一个或多个元素，弹出的元素是成员分数对

ZMPOP numkeys key [key ...] <MIN | MAX> [COUNT count]

2.5 多集合运算

和无序集合一样，有序集合也可以多集合运算，接下来我们通过一个案例来讲解相关的命令和对应的参数。

已知通过ZADD命令添加了两个有序集合myzset1和myzset，添加的元素如下图所示：

当前两个有序集合中成员和对应的分数如下图所示：

以下是多个集合计算相关的命令：

1. （Redis 6.2.0新增）获取两个集合的并集：

ZUNION numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>] [WITHSCORES]

以下是对该命令中相关参数的说明：

• numkeys：表示有多少个有序集合参与并集运算；
• key [key ...]：指定多个有序集合的键名；

• WITHSCORES：返回结果中每一个成员包含分数；

• AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>：指定并集运算中，如果相同的成员存在于多个集合中，如何计算其分数，可以下面任意一个选项：
  • SUM（默认策略）：分数相加；
  • MIN：取最小的分数；
  • MAX：取最大的分数。

• WEIGHTS weight [weight ...]：为有序集合指定一个乘积因子，将集合中的每个元素的分数乘以该因子；

2. 获取有序集合的并集并存储：

ZUNIONSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

和前面的并集计算不同的是：使用ZUNIONSTORE计算出的结果需要指定一个key来保存。

该命令中除了 destination是要保存的key的名称，其他使用到的参数和并集命令中的参数用法相同，这里不再赘述。

3. （Redis 6.2.0新增）获取两个集合的并集：

ZINTER numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>] [WITHSCORES]

命令中使用到的参数和并集命令中的参数用法相同，这里不再赘述。

4. 获取有序集合的交集并存储：

ZINTERSTORE destination numkeys key [key ...] [WEIGHTS weight [weight ...]] [AGGREGATE <SUM | MIN | MAX>]

命令中使用到的参数和并集命令中的参数用法相同，这里不再赘述。

其中 destination是存储交集计算后的键名。如果 destination里面有数据，那么就会执行覆盖操作。

5. （Redis 7.0.0新增）获取有序集合的交集后成员的数量：

ZINTERCARD numkeys key [key ...] [LIMIT limit]

其中LIMIT是限定成员返回的数量：

6. （6.2.0新增）获取有序集合的差集：

ZDIFF numkeys key [key ...] [WITHSCORES]

7. 获取有序集合的差集并存储：

ZDIFFSTORE destination numkeys key [key ...]

其中 destination是存储差集计算后的键名。如果 destination里面有数据，那么就会执行覆盖操作。

该命令默认返回的是差集计算后的元素个数：