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[Redis] Redis 資料結構 - Sorted Sets

前言

上篇談到 Redis 的 SET 資料結構，本篇會探討擁有與 SET 相似特性的 Sorted Sets！相比較兩者之間的差異及用途。

什麼是 Sorted Sets？

Ref: Sorted Sets
Sorted Sets 是 Redis 裡其中一種資料結構，類似於 Set 與 Hash 的混合型。

除了擁有 Set 的 唯一(不重複)的特性之外，Sorted Sets 裡的元素是 有序的!
Sorted Sets 裡每個 element 都會對應的一個浮點數的值，這個值稱作 score，以 score 的值由低到高進行排序

藉由 Sorted Sets 按順序存放的特性，可以快速地新增、刪除、修改裡面的 element

  • XX: 只更新已經存在的元素，不增加新元素
  • NX: 與 XX 相反，只增加新元素。不更新已存在的元素。
  • LT: 只有當新的 score 值 低 於當前 score 時才更新現有元素，仍可增加新元素
  • GT: 只有當新的 score 值 高 於當前 score 時才更新現有元素，仍可增加新元素
  • CH: CH 是 changed 的縮寫，用於添加、修改元素
  • INCR: 用於增加被指定的 element 的 score

注意: GT, LT,NX 三者是互斥的

ZADD

ZADD

將 element 添加至指定的 key 裡面，預設情況下 ZADD 指定的 key 不存在 Redis 時會自動建一個新的。

使用上指令和 Set 相似，只要把開頭的 S 改成 Z，ZADD 本身也提供一些參數，可根據使用情境在指令裡加入這些參數。

語法：

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

範例：
建立一個 students 的 Sorted Sets

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> ZADD students 1 Rob 2 John 3 Smith
(integer) 3

透過 ZRANGE 將 students 裡的元素從頭至尾(0,-1)取出來

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> ZRANGE students 0 -1

Output:
1) "Rob"
2) "John"
3) "Smith"

於 ZRANGE 後方加上 WITHSCORES 的參數可以連同 element 對應的 score 一同取出

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> ZRANGE students 0 -1 WITHSCORES

Output:
1) "Rob"
2) "1"
3) "John"
4) "2"
5) "Smith"
6) "3"

範例： 加上 CH 參數
加上CH 於指定的 key 裡添加新元素，Sorted Set 會根據指定 score 的大小對 element 做排序

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> ZADD students CH 0 Alex 2 Ted
(integer) 2

> ZRANGE students 0 -1 WITHSCORES

Output:
1) "Alex"
2) "0"
3) "Rob"
4) "1"
5) "John"
6) "2"
7) "Ted"
8) "2"
9) "Smith"
10) "3"
11) "Tom"
12) "4"

範例： 加上 INCR 參數
將 Rob 的 score 的值加 2

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> ZADD students INCR 2 Rob
"3"

> ZRANGE students 0 -1 WITHSCORES

Output:
1) "Alex"
2) "0"
3) "John"
4) "2"
5) "Ted"
6) "2"
7) "Rob"
8) "3"
9) "Smith"
10) "3"
11) "Tom"
12) "4"
13) "Tommy"
14) "4"

從結果可觀察到，Rob 因為 score 增加至 3，順序變成 Ted (score 為2) 之後(上個範例還在 Ted 之前)

ZRANGE

ZRANGE
查詢 sorted set 裡指定範圍的元素，查詢的方式包含: 按 index(索引;或稱排名 - rank)、按 score 、按 字典順序(lexicographical order)

語法：

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ZRANGE key min max [ BYSCORE | BYLEX] [REV] [LIMIT offset count] [WITHSCORES]
  • BYSCORE: 藉由 score 作為指定範圍篩選 elements
  • BYLEX: 按照 字母 範圍篩選，- 表起始字母; + 表尾端字母。 ( 符號表 排除; [ 表 包含
  • REV: 表顛倒排序，元素改為從最高分到最低分進行排序
  • LIMIT: 指定偏移的數量

範例： 查詢 score 為於 1~3 的所有 elements
於指令裡加上參數 BYSCORE 即可篩選出指定範圍的所有 elements

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ZRANGE students 1 3 BYSCORE WITHSCORES

Output:
1) "John"
2) "2"
3) "Ted"
4) "2"
5) "Rob"
6) "3"
7) "Smith"
8) "3"

範例： 以 BYLEX 為條件篩選出所有 elements
可用 - 表起始字母; + 表尾端字母篩選 key 裡的元素 

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> ZRANGE students - + BYLEX
1) "Alex"
2) "John"
3) "Ted"

範例： 以 BYLEX 搭配特殊符號篩選 elements
前面提到 ( 符號表 排除; [ 表 包含

可以利用特殊符號 ( 搭配 BYLEX 的方式來過濾出指定的 elements。

如：篩選值為 非 Alex 及 Ted 的元素

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> ZRANGE students (Alex (Ted BYLEX

Output:
1) "John"

於指令裡加上 (Alex (Ted BYLEX 的篩選條件，我們就可以過濾掉 Alex, Ted 這兩個元素。

同理，可以用特殊符號 [ 作為納入篩選範圍的條件

如：篩選值為 非 Alex 且包含 Ted 的所有元素

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> ZRANGE students (Alex [Ted BYLEX

Output:
1) "John"
2) "Ted"

ZREM

ZREM
移除指定的 Sorted Set key 裡一個 or 多個 element

語法：

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ZREM key member [member ...]

範例：
移除 Rob

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> ZREM students Rob
(integer) 1

> ZRANGE students 0 -1 WITHSCORES

Output:
1) "Alex"
2) "0"
3) "John"
4) "2"
5) "Ted"
6) "2"
7) "Smith"
8) "3"
9) "Tom"
10) "4"
11) "Tommy"
12) "4"

ZSCORE

ZSCORE

回傳指定 element 對應的 score

語法：

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ZSCORE key member

範例：

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> ZSCORE students John

Output:
"2"

ZCOUNT & ZLEXCOUNT

ZCOUNT、ZLEXCOUNT

ZCOUNT 根據 score 計算 sorted set key 裡的所有元素數量; ZLEXCOUNT 根據

ZLEXCOUNT 一樣適用前述提到的規則:

- 表起始字母; + 表尾端字母篩選 key 裡的元素; ( 符號表 排除; [ 表 包含

語法：

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ZCOUNT key min max

ZLEXCOUNT key min max

其中 min, max 這兩個參數表指定的最大和最小值，若想要計算整個 key 裡的所有元素數量則是分別加上: -inf, +inf

範例：
計算 students 所有元素數量

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> ZCOUNT students  -inf +inf
(integer) 6

ZREMRANGEBYLEX

ZREMRANGEBYLEX

透過 BYLEX 的規則移除指定的 element

BYLEX 的規則：

  • 表起始字母; + 表尾端字母篩選 key 裡的元素; ( 符號表 排除; [ 表 包含

語法：

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ZREMRANGEBYLEX key min max

範例：
移除從 Alex 至 Ted 的所有元素

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> ZRANGE students - + BYLEX
1) "Alex"
2) "John"
3) "Ted"

> ZREMRANGEBYLEX students [Alex [Ted
(integer) 3
> ZRANGE students 0 -1
(empty array)

ZPOPMAX

ZPOPMAX

移除並回傳最高 score 的元素

語法：

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ZPOPMAX key [count]
  • count: 移除的數量，大於 1 的話會由 score 最高至次高的element 開始移除

範例： 未指定數量

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> ZRANGE students 0 -1 WITHSCORES
 1) "Alex"
 2) "0"
 3) "John"
 4) "2"
 5) "Ted"
 6) "2"
 7) "Smith"
 8) "3"
 9) "Tom"
10) "4"
11) "Tommy"
12) "4"


> ZPOPMAX students

Output:
1) "Tommy"
2) "4"

範例： 指定數量

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> ZPOPMAX students 2
1) "Tom"
2) "4"
3) "Smith"
4) "3"

常見的案例

  • 線上遊戲的積分排行榜:
    善用 ZADD 指令可以在每次玩家提交遊戲積分時，於 Redis 內更新該名玩家的積分，依積分高低用 ZRANGE 做排序，列出即時積分排名。
  • 商城的熱銷排行榜

總結

看完了本篇開頭對 Sorted Set 的解釋，以及透過範例實際操作更能了解與 Set 之間的差異，藉由 Sorted Set 的有序性，在實際應用上提供更多的用途！

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