Redis实现数据排序的技术精髓（redis查出数据排序）

介绍

Redis是一种基于内存的数据存储服务，由于其高效的读写性能以及支持多种数据结构，被广泛应用于缓存、消息队列、实时计算等领域。在实际应用场景中，我们需要对存储在Redis中的数据进行排序，例如排行榜应用，那么如何通过Redis来实现数据排序，本文将对此进行详细介绍。

技术精髓

ZSET数据结构

Redis中提供了ZSET（有序集合）数据结构用于排序。它将数据存储在一个有序的集合中，每个元素都有一个分数（score）来进行排序。ZSET中的元素必须是唯一的，但是可以有相同的分数。ZSET提供了多种操作来进行数据的插入、删除、修改、查询以及按照分数范围等进行排序。

Sorted Set Example：

“`redis

127.0.0.1:6379> ZADD skey 80 “england”

(integer) 1

127.0.0.1:6379> ZADD skey 90 “australia”

(integer) 1

127.0.0.1:6379> ZADD skey 95 “india”

(integer) 1

127.0.0.1:6379> ZADD skey 70 “usa”

(integer) 1

127.0.0.1:6379> ZADD skey 75 “china”

(integer) 1

127.0.0.1:6379> ZRANGE skey 0 -1 WITHSCORES

1) “usa”

2) “70”

3) “china”

4) “75”

5) “england”

6) “80”

7) “australia”

8) “90”

9) “india”

10) “95”


以上示例中，我们创建了一个有序集合，并添加了五个元素，每个元素都有一个分数，最后按照分数排序输出。

排列算法

在实际应用场景中，排序算法是十分重要的，例如在排行榜应用中，我们需要使用高效的排序算法来降低排序的时间成本。Redis内部采用的排序算法是跳跃表（Skip List），其时间复杂度为O(logN)。

```c
typedef struct zskiplistNode {
    ...    
    // 后退指针
    struct zskiplistNode *backward;
    // 层指针，指向跳跃表中的下一个节点
    struct zskiplistLevel {
        struct zskiplistNode *forward;
        unsigned int span;
    } level[];
} zskiplistNode;

以上是跳跃表节点的结构，其中除了存储节点信息之外，每个节点还包含一个后退指针用于在删除某个节点时更新前驱节点的跳跃表层级指向。而每个节点的跳跃表层级的信息被存储在level结构数组中，每个层级都有一个指向下一个节点的指针以及跨越节点数目信息，这样可以加快查找时的速度。

实现代码示例：

“`c

typedef struct zskiplist {

// 表头

struct zskiplistNode *header;

// 表尾

struct zskiplistNode *tl;

// 节点数

unsigned long length;

// 层级数

int level;

} zskiplist;

typedef struct zset {

// 使用跳跃表

zskiplist *zsl;

// 使用字典

dict *dict;

} zset;


以上是Redis中使用的有序集合数据结构，其中zsl表示跳跃表，dict表示字典用于存储分数对应的值，这样可以实现分数和值的关联。

分数的相关操作

按照分数范围进行排序是有序集合最常用的功能之一，可以使用ZRANGEBYSCORE命令来实现按照分数范围的查询。同时，我们还可以使用ZRANK命令来获取某个元素在有序集合中的排名，这个命令的时间复杂度为O(logN)。在实际应用中，我们还需要使用ZADD来添加元素，并且在连续添加多个元素时，可以使用ZADD的批量添加功能。

参考代码示例：

```c
/* Insert an element with the specified score in the sorted set at key. */
int
zaddCommand(client *c) {
    ......
    dictEntry *de;
    score = strtod(argv[2]->ptr, NULL);
    ele = zslInsert(zs->zsl,score,argv[3]->ptr);
    ......
}

/* Returns the rank of member in the sorted set stored at key, with the scores ordered from low to high. */
int
zrankCommand(client *c) {
    dictEntry *de;
    robj *key = c->argv[1];
    robj *ele = c->argv[2];
    // 从字典中获取分数
    if ((de = dictFind(zs->dict, OBJ_GET_PTR(ele))) != NULL) {
        long rank;
        zset *zs = c->db->dict->privdata;
        // 获取排名
        rank = zslGetRank(zs->zsl, (*((double*)dictGetVal(de))));
        if (rank >= 0) {
            addReplyLongLong(c, rank);
        } else {
            addReply(c,shared.nullbulk);
        }
    }
    ......
}

/* Returns all the elements in the sorted set at key with a score between min and max (including elements with score equal to min or max). */
int zrangebyscoreCommand(client *c) {
    ......
    // 获取指定分数范围的元素并输出
    while (node && i 
        if (node->score > max) break;
        if (node->score >= min) {
            addReplyBulk(c,node->ele);
            i++;
        }
        node = node->forward[0];
    }
}