Redis資料結構LISTSET和HASH命令詳解

Redis 提供了豐富的資料結構，其中 LIST、SET 和 HASH 是三種常用的資料結構。LIST 適合實作佇列和堆積疊等功能，SET 可用於去重和集合運算，HASH 則適用於儲存物件的屬性。理解這些資料結構和相關命令對於高效使用 Redis 至關重要。本文將詳細介紹這些資料結構的常用命令和應用場景，並提供 Python 程式碼示例。例如，使用 LPUSH 和 RPUSH 命令可以在列表的兩端新增元素，LRANGE 命令可以擷取指定範圍內的元素。SET 的 SADD 命令可以向集合新增元素，SREM 命令可以移除元素，而 SDIFF、SINTER 和 SUNION 等命令則支援集合運算。HASH 的 HMSET 命令可以一次設定多個欄位的值，HMGET 命令可以取得多個欄位的值，這些命令使得操作物件屬性更加便捷。

Redis中的LIST命令詳解

Redis的LIST資料結構是一種有序的字串集合，支援在列表的兩端進行元素的新增和移除操作。本章節將探討Redis中LIST相關的命令及其應用場景。

LIST命令基礎操作

LIST命令的基本操作包括元素的新增（PUSH）、移除（POP）以及範圍查詢（LRANGE）等。以下是一個使用這些命令的範例：

>>> conn.rpush('list-key', 'last')
1L
>>> conn.lpush('list-key', 'first')
2L
>>> conn.rpush('list-key', 'new last')
3L
>>> conn.lrange('list-key', 0, -1)
['first', 'last', 'new last']
>>> conn.lpop('list-key')
'first'
>>> conn.lpop('list-key')
'last'
>>> conn.lrange('list-key', 0, -1)
['new last']
>>> conn.rpush('list-key', 'a', 'b', 'c')
4L
>>> conn.lrange('list-key', 0, -1)
['new last', 'a', 'b', 'c']
>>> conn.ltrim('list-key', 2, -1)
True
>>> conn.lrange('list-key', 0, -1)
['b', 'c']

內容解密：

1. rpush 命令將元素新增到列表的右端，並傳回列表的新長度。
2. lpush 命令將元素新增到列表的左端，同樣傳回列表的新長度。
3. lrange 命令用於取得列表中指定範圍內的元素，索引從0開始，-1表示最後一個元素。
4. lpop 命令移除並傳回列表左端的元素。
5. ltrim 命令將列表修剪到指定的範圍內，保留指定範圍內的元素，其他元素被刪除。

常用的LIST命令

LIST的阻塞式POP和元素移動命令

Redis還提供了阻塞式的POP命令（如BLPOP和BRPOP）以及元素移動命令（如RPOPLPUSH和BRPOPLPUSH），這些命令在實作訊息佇列和任務佇列時非常有用。

>>> conn.rpush('list', 'item1')
1
>>> conn.rpush('list', 'item2')
2
>>> conn.rpush('list2', 'item3')
1
>>> conn.brpoplpush('list2', 'list', 1)
'item3'
>>> conn.lrange('list', 0, -1)
['item3', 'item1', 'item2']
>>> conn.brpoplpush('list', 'list2', 1)
'item2'
>>> conn.blpop(['list', 'list2'], 1)
('list', 'item3')

內容解密：

1. brpoplpush 命令從源列表的右端彈出一個元素，並將其推播到目標列表的左端，如果源列表為空，則阻塞等待直到超時。
2. blpop 命令阻塞式地從多個列表的左端彈出第一個非空的元素，如果所有列表都為空，則阻塞等待直到超時。

SET命令詳解

SET是Redis中的另一種資料結構，它儲存唯一且無序的字串集合。本文將介紹SET相關的基本操作命令。

常用的SET命令

練習：使用LIST減少記憶體使用

在前面的章節中，我們使用ZSET來儲存最近檢視的專案，包括時間戳記作為分數。然而，如果不需要這些時間戳記，使用ZSET就會浪費空間。嘗試使用LIST來取代ZSET，同時保持相同的語義。

內容解密：

1. 使用LIST可以有效地儲存一系列專案，而不需要額外的分數資訊。
2. 可以利用lpush和ltrim命令來保持LIST的大小固定，從而避免無限制地增長。

Redis 中的 SET 與 HASH 資料結構操作詳解

Redis 提供了多種強大的資料結構，其中 SET 和 HASH 是兩種非常實用的資料型別。本篇文章將詳細介紹這兩種資料結構的常用操作及其應用場景。

SET 資料結構詳解

SET 是 Redis 中的無序集合資料結構，主要用於儲存不重複的元素。SET 提供了多種操作命令，可以方便地進行集合運算。

常用 SET 命令介紹

• SADD: 將元素新增到 SET 中

>>> conn.sadd('set-key', 'a', 'b', 'c')
3

此命令傳回新增的元素數量。

• SREM: 從 SET 中移除元素

>>> conn.srem('set-key', 'c', 'd')
True

此命令傳回是否成功移除元素。

• SCARD: 取得 SET 中的元素數量

>>> conn.scard('set-key')
2

• SMEMBERS: 取得 SET 中的所有元素

>>> conn.smembers('set-key')
set(['a', 'b'])

• SMOVE: 將元素從一個 SET 移動到另一個 SET

>>> conn.smove('set-key', 'set-key2', 'a')
True

集合運算

Redis 的 SET 資料結構支援多種集合運算，包括差集、交集和並集。

• SDIFF: 計算多個 SET 之間的差集

>>> conn.sdiff('skey1', 'skey2')
set(['a', 'b'])

• SINTER: 計算多個 SET 之間的交集

>>> conn.sinter('skey1', 'skey2')
set(['c', 'd'])

• SUNION: 計算多個 SET 之間的並集

>>> conn.sunion('skey1', 'skey2')
set(['a', 'c', 'b', 'e', 'd', 'f'])

集合運算儲存

除了直接傳回集合運算結果外，Redis 還提供了將結果儲存到新 SET 的命令。

• SDIFFSTORE: 將差集結果儲存到新的 SET
• SINTERSTORE: 將交集結果儲存到新的 SET
• SUNIONSTORE: 將並集結果儲存到新的 SET

>>> conn.sdiffstore('dest-key', 'skey1', 'skey2')

程式碼範例與內容解密

以下是一個完整的程式碼範例，展示如何使用 Redis 的 SET 命令進行集合運算：

import redis

# 連線到 Redis 伺服器
conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 新增元素到 SET
conn.sadd('skey1', 'a', 'b', 'c', 'd')
conn.sadd('skey2', 'c', 'd', 'e', 'f')

# 計算差集
diff_result = conn.sdiff('skey1', 'skey2')
print("差集結果：", diff_result)

# 計算交集
inter_result = conn.sinter('skey1', 'skey2')
print("交集結果：", inter_result)

# 計算並集
union_result = conn.sunion('skey1', 'skey2')
print("並集結果：", union_result)

內容解密：

1. SADD 命令：將多個元素新增到指定的 SET 中，傳回新增的元素數量。
2. SDIFF 命令：計算第一個 SET 與其他 SET 之間的差集，傳回差集中的元素。
3. SINTER 命令：計算多個 SET 之間的交集，傳回共同存在的元素。
4. SUNION 命令：計算多個 SET 之間的並集，傳回所有 SET 中的元素。

HASH 資料結構詳解

HASH 是 Redis 中的一種鍵值對集合，適合用於儲存物件或記錄相關的多個欄位。

常用 HASH 命令介紹

• HMSET: 設定多個欄位的值

>>> conn.hmset('hash-key', {'k1':'v1', 'k2':'v2', 'k3':'v3'})
True

• HMGET: 取得多個欄位的值

>>> conn.hmget('hash-key', ['k2', 'k3'])
['v2', 'v3']

• HLEN: 取得 HASH 中的欄位數量

>>> conn.hlen('hash-key')
3

• HDEL: 刪除指定的欄位

>>> conn.hdel('hash-key', 'k1', 'k3')
True

HASH 操作詳解

HASH 資料結構支援多種操作，包括批次設定與取得欄位值、刪除欄位等。

程式碼範例與內容解密

以下是一個完整的程式碼範例，展示如何使用 Redis 的 HASH 命令進行資料操作：

import redis

# 連線到 Redis 伺服器
conn = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)

# 設定多個欄位的值
conn.hmset('hash-key', {'k1':'v1', 'k2':'v2', 'k3':'v3'})

# 取得多個欄位的值
values = conn.hmget('hash-key', ['k2', 'k3'])
print("取得的值：", values)

# 取得 HASH 中的欄位數量
count = conn.hlen('hash-key')
print("欄位數量：", count)

# 刪除指定的欄位
conn.hdel('hash-key', 'k1', 'k3')

內容解密：

1. HMSET 命令：批次設定 HASH 中的欄位值，傳回操作是否成功。
2. HMGET 命令：批次取得 HASH 中的欄位值，傳回對應的值列表。
3. HLEN 命令：取得 HASH 中的欄位數量，用於檢查資料完整性。
4. HDEL 命令：刪除指定的欄位，傳回是否成功刪除。

Redis中的命令詳解：雜湊與有序集合

在探討Redis的過程中，我們已經接觸到了多種資料結構及其對應的操作命令。本章節將重點介紹Redis中的雜湊（HASH）和有序集合（ZSET）這兩種資料結構，並詳細解析相關的操作命令。

雜湊（HASH）操作詳解

雜湊是一種鍵值對的集合，類別似於程式設計中的字典或對映結構。Redis的雜湊操作提供了豐富的功能，使得對鍵值對的管理變得更加靈活和高效。

常見的雜湊操作命令

實際操作範例

# 設定多個欄位
conn.hmset('hash-key2', {'short': 'hello', 'long': '1' * 1000})
# True

# 取得所有欄位名稱
conn.hkeys('hash-key2')
# ['long', 'short']

# 檢查欄位是否存在
conn.hexists('hash-key2', 'num')
# False

# 對不存在的欄位進行增量操作，預設從0開始
conn.hincrby('hash-key2', 'num')
# 1L

# 再次檢查欄位是否存在
conn.hexists('hash-key2', 'num')
# True

內容解密：

• hmset 用於一次性設定多個欄位的值，方便批次操作。
• hkeys 傳回雜湊中的所有欄位名稱，對於需要遍歷欄位的場景非常有用。
• hexists 用於檢查特定的欄位是否存在，這在需要根據欄位存在與否進行不同操作的情況下非常有用。
• hincrby 對指定的欄位進行整數增量操作，如果欄位不存在，則預設從0開始計數。

有序集合（ZSET）操作詳解

有序集合是一種特殊的集合結構，不僅包含唯一的成員，還為每個成員關聯了一個分數（score）。Redis透過分數對成員進行排序，使得有序集合非常適合用於排行榜、計分板等需要排序的場景。

常見的有序集合操作命令

實際操作範例

# 新增成員到有序集合
conn.zadd('zset-key', 'a', 3, 'b', 2, 'c', 1)
# 3

# 取得有序集合的成員數量
conn.zcard('zset-key')
# 3

# 對成員的分數進行增量操作
conn.zincrby('zset-key', 'c', 3)
# 4.0

# 取得成員的分數
conn.zscore('zset-key', 'b')
# 2.0

# 取得成員的排名
conn.zrank('zset-key', 'c')
# 2

# 統計分數在指定範圍內的成員數量
conn.zcount('zset-key', 0, 3)
# 2L

內容解密：

• 在Python客戶端中，新增成員到有序集合時，引數順序與原生Redis命令有所不同，成員在前，分數在後。
• 利用有序集合，可以輕鬆實作排行榜、熱門列表等功能。
• 可以透過取得成員的排名或分數來進行各種統計和分析。
• 有序集合支援對分數的增量操作，使得動態更新排行榜等場景變得簡單高效。