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【Redis#7】Redis 数据结构 -- Set 类型

news 2025/8/30 23:31:50

一、引言

Redis 的集合类型（Set）是通过 哈希表（hash table） 实现的，因此：

快速：插入、删除、查找操作的时间复杂度都是 O(1) 。
唯一：所有元素都是唯一的，不允许重复。
无序：元素是无序的（不像 List 那样有顺序）。

集合类型和列表类型的区别如下：

列表可以存储重复元素，集合只能存储非重复元素；
列表是按照元素的先后顺序存储元素的，而集合则是无序方式存储元素的。

一个集合最多可以存储 $2^{32} - 1$ 个元素。Redis除了支持集合内的增删改查，同时还支持多个集合取交集、并集、差集，合理地使用好集合类型，能在实际开发中解决很多实际问题。

注意：set 中的元素叫作 member

二、Set 命令

1. 普通命令🧱

命令	描述
`SADD key member [member ...]`	向集合中添加一个或多个成员
`SMEMBERS key`	获取集合中的所有成员
`SISMEMBER key member`	判断某个成员是否存在于集合中
`SCARD key`	返回集合的成员数量
`SREM key member [member ...]`	移除集合中的一个或多个成员
`SRANDMEMBER key [count]`	随机返回集合中的一个或多个成员（不删除）
`SPOP key [count]`	随机移除并返回集合中的一个或多个成员
`SMOVE source destination member`	将成员从一个集合移动到另一个集合
`SDIFF key [key ...]`	返回多个集合的差集
`SINTER key [key ...]`	返回多个集合的交集
`SUNION key [key ...]`	返回多个集合的并集

1.1 SADD & SPOP & SMEMBERS

① SADD：将⼀个或者多个元素添加到set中。注意，重复的元素无法添加到set中

② SPOP：从集合中删除并返回一个或多个元素。

由于set内的元素是无序的，所以取出哪个元素实际是未定义行为，即可以看作随机的
官方文档中声明，spop得到的值是随机的，就算是两个相同的集合，同样的操作得到的值也不一样。因为Redis源码中给spop增加了一个生成随机成员的过程，是真正做了随机功能。

③ SMEMBERS：获取集合中的所有元素

④ SRANDMEMBER：获取set中的随即元素

样例如下：

127.0.0.1:6379> sadd set 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd set 1 2 3 4 5 #
(integer) 2
127.0.0.1:6379> smembers set
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
5) "5"127.0.0.1:6379> spop set
"5"
127.0.0.1:6379> spop set  # 随机取出
"2"
127.0.0.1:6379> spop set 2 
1) "4"
2) "3"127.0.0.1:6379> smembers set
1) "1"
127.0.0.1:6379> srandmember set
"4"

1.2 SISMEMBER & SCRAD

① SISMEMBER：判断⼀个元素在不在set中

② SCRAD：获取 Set 中的元素个数

样例如下：

127.0.0.1:6379> scard set
(integer) 4
127.0.0.1:6379> sismember set 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> sismember set 6
(integer) 0

1.3 SMOVE & SREM

① SMOVE：将一个元素从源集合移动到目标集合

语法如下：

SMOVE source destination member

样例如下：

127.0.0.1:6379> sadd set1 1 2 3
(integer) 3
127.0.0.1:6379> sadd set2 3 4 5
(integer) 3127.0.0.1:6379> smove set2 set1  4
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers set1
1) "1"
2) "2"
3) "3"
4) "4"
127.0.0.1:6379> smembers set2
1) "3"
2) "5"

此处将set2中的4元素移动到了set1中。

在移动过程中，可能出现以下两种情况：

member 已经在 destination 中存在，此时会将 member从 source中删除，并且spop返回1视为移动成功
member 在 source中不存在，此时 spop 返回0，表示移动失败

② SREM：将指定的元素从集合中删除

语法如下：

SREM key member [member ...]

样例如下：

127.0.0.1:6379> srem set2 3
(integer) 1
127.0.0.1:6379> smembers set2
1) "5"

2. 集合间操作

除了基本的集合命令，Redis还提供了集合之间的一些命令。

set支持交集(inter)、并集(union)、差集(diff)

2.1 SINTER & SINTERSTORE

① SINTER：获取给定集合的交集，返回交集的元素

语法：SINTER key [key ...]

② SINTERSTORE：获取给定集合的交集并保存到目标集合中，返回交集的元素个数

语法：SINTER STORE

时间复杂度：O(N * M)，N 是最小的集合元素个数，M 是最大的集合元素个数

案例如下：

127.0.0.1:6379> sadd key1 a b c d e f
(integer) 6
127.0.0.1:6379> sadd key2 a c h f i
(integer) 5
127.0.0.1:6379> sinter key1 key2
1) "c"
2) "f"
3) "a"
127.0.0.1:6379> sinterstore set1 key1 key2
(integer) 3

2.2 SUNION & SUNIONSTORE

① SUNION：获取给定集合的并集。

② SUNIONSTORE：获取给定集合的并集并保存到目标集合中。

时间复杂度：O(N)，N 是给定的所有集合的总元素个数

案例如下：

127.0.0.1:6379> sunion key1 key2
1) "i"
2) "c"
3) "e"
4) "b"
5) "f"
6) "h"
7) "d"
8) "a"
127.0.0.1:6379> sunionstore set2 key1 key2
(integer) 8

2.3 SDIFF & SDIFFSTORE

① SDIFF：获取给定集合的差集

② SDIFFSTORE：获取给定集合的差集并保存到目标集合中

案例如下：

127.0.0.1:6379> sdiff key1 key2
1) "e"
2) "b"
3) "d"
127.0.0.1:6379> sdiffstore set3 key1 key2
(integer) 3

三、内部编码

集合类型的内部编码有两种:

intset(整数集合)：当集合中的元素都是整数且元素个数小于 set-maxintset-entries 配置(默认512个)时，Redis会选用 intset 来作为集合的内部实现，从而减少内存的使用。
hashtable(哈希表)：当集合类型无法满足intset的条件时，Redis会使用hashtable作为集合的内部实现

四、使用场景

通过上文，我们可以知道集合的主要几个特性，无序、不可重复、支持并交差等操作。因此集合类型比较适合用来数据去重和保障数据的唯一性，还可以用来统计多个集合的
交集、错集和并集等，当我们存储的数据是无序并且需要去重的情况下，比较适合使用集合类型进行存储

1. 标签系统

集合类型比较典型的使用场景是标签（tag）。

给用户添加标签。

Copysadd user:1:tags tag1 tag2 tag5
sadd user:2:tags tag2 tag3 tag5
...
sadd user:k:tags tag1 tag2 tag4
...

给标签添加用户

Copysadd tag1:users user:1 user:3
sadd tag2:users user:1 user:2 user:3
...
sadd tagk:users user:1 user:2
...

使用sinter命令，可以来计算用户共同感兴趣的标签
```
Copysinter user:1:tags user:2:tags
```

这种标签系统在电商系统、社交系统、视频网站，图书网站，旅游网站等都有着广泛的应用。例如一个用户可能对娱乐、体育比较感兴趣，另一个用户可能对历史、新闻比较感兴趣，这些兴趣点就是标签。有了这些数据就可以得到喜欢同一个标签的人，以及用户的共同喜好的标签，这些数据对于用户体验以及增强用户黏度比较重要。例如一个社交系统可以根据用户的标签进行好友的推荐，已经用户感兴趣的新闻的推荐等，一个电子商务的网站会对不同标签的用户做不同类型的推荐，比如对数码产品比较感兴趣的人，在各个页面或者通过邮件的形式给他们推荐最新的数码产品，通常会为网站带来更多的利益。

2. 抽奖系统

Redis集合的 SPOP 和 SRANDMEMBER 命令可以帮助我们实现一个抽奖系统，如果允许重复中奖，可以使用SRANDMEMBER 命令

Copy//添加抽奖名单
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Tom
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Jerry
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 John
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Marry
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Sean
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Lindy
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Echo
(integer) 1//抽取三等奖3个
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER lucky:1 3
1) "John"
2) "Echo"
3) "Lindy"
//抽取二等奖2个
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER lucky:1 2
1) "Sean"
2) "Lindy"
//抽取一等奖1个
127.0.0.1:6379> SRANDMEMBER lucky:1 1
1) "Tom"

如果不允许重复中奖，可以使用 SPOP 命令

Copy//添加抽奖名单
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Tom
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Jerry
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 John
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Marry
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Sean
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Lindy
(integer) 1
127.0.0.1:6379> SADD lucky:1 Echo
(integer) 1//抽取三等奖3个
127.0.0.1:6379> SPOP lucky:1 3
1) "John"
2) "Echo"
3) "Lindy"
//抽取二等奖2个
127.0.0.1:6379> SPOP lucky:1 2
1) "Sean"
2) "Marry"
//抽取一等奖1个
127.0.0.1:6379> SPOP lucky:1 1
1) "Tom"