5.4集合的创建和修改

集合（Sets）是Redis的基本数据结构之一。

Redis中的集合与列表一样可以存放很多数据，但不同之处在于：集合里面的数据不能重复，也没有顺序。由于没有顺序，所以自然没有方向，不存在“左右侧”之说。

Redis的集合与Python的集合有非常多的相似之处，可以对比学习。集合有15条操作命令，本节将介绍其中常用的9条命令。



5.4.1  使用redis-cli实现


1．插入数据

集合的首字母为“S”,“添加”的英文为“Add”，所以向集合中添加数据的命令为“sadd”，命令格式如下：

sadd  key  value1  value2  value3

key  的命名方式与字符串和列表一样，可以使用数字、字母、下划线和中文，但不建议使用中文。

Value可以有一个或者多个。如果有多个Value，则每一个之间使用空格隔开；如果一个Value内部本身就有空格，则使用引号把它包起来。

以下为使用示例：

命令执行效果如图5-44所示。

图5-44  向Redis的集合中添加数据

向Redis集合中添加数据的过程如图5-45所示。

图5-45  集合插入数据示意图

从图5-45可以看出，由于集合里面的数据是没有顺序的，所以：

●  数据插入命令执行的先后顺序无关紧要。

●  在一条命令中，数据位于“value1”还是“value3”也无关紧要。

由于集合的数据是不重复的，如果在一条命令中同一个数据既是“value1”又是“value2”会怎么样？如果多条命令都插入了同一个数据又会怎么样？下面通过实际执行命令来看效果。

sadd  example_set  python  golang  python  C  Java

sadd  example_set  python

运行效果如图5-46所示。

图5-46  往集合中插入重复数据

从图5-46可以看出，第一次尝试插入“python”“golang”“python”“C”“Java”一共5个值，但实际上，Redis返回的数字“4”表示实际上只插入了4个值。这是因为有两个“python”，集合自动过滤了第2个“python”。

接下来单独插入一个值“python”,Redis  返回0，表示实际上什么数据都没有添加进“example_set”这个集合中。因为原来已经有“python”这个值了，所以，集合不再接收重复的数据。

2．读取数据

集合里面的数据虽然没有顺序也不能重复，但是可以查看集合里面一共有多少个数据。

（1）查询集合里面元素的数量。

查询集合数据量的命令是scard。其中，首字母“s”是“集合（Sets）”的首字母，“card”不是英文单词“卡片（Card）”，而是“基数（Cardinality）”的缩写。

命令格式如下：

scard  key

例如执行以下命令：

scard  example_set

执行效果如图5-47所示，表示集合“example_set”中有11条数据。

图5-47  查看集合内部有多少数据

（2）从集合中获取数据。

从集合中获取数据使用的命令为“spop”。由于集合里面的数据没有顺序，所以spop命令会随机获取集合中的数据，无法预测会获取哪一条数据。

“spop”命令的格式如下：

spop  key  count

其中，如果“count”省略，则表示随机获取1条数据。

●  如果“count”为其他大于1的整数，则会获取多条数据；

●  如果“count”对应的整数超过了集合总数据的条数，则获取集合中的所有数据，例如：

spop  example_set

spop  example_set  3

spop  example_set  1000

运行效果如图5-48所示。获取一条数据后，这一条数据就被会被从集合中删除。

图5-48  从集合中弹出数据

（3）获取集合中的所有数据。

如果要获取所有数据，则可以使用以下命令：

smembers  key

运行效果如图5-49所示。

图5-49  获取集合的所有数据

提示：

smembers命令不会删除数据。但是如果集合里的数据量极大，就应该慎重使用“获取所有数据”，因为这样会导致系统的I/O资源瞬间被耗尽。

（4）判断集合中是否包含某个元素。

sadd命令在遇到数据已经存在时，会返回“0”，如果数据不存则把数据插入再返回“1”。所以，这一条命令可以通过返回的数字来判断数据是否存在。

如果不想把数据插入集合，只是单纯想检查数据是否在集合中，那就要使用“sismember”命令。“sismember”命令的使用格式如下：

sismember  key  value

如果数据存在，则返回“1”；如果数据不存在，则返回“0”。例如：

sismember  example_set  2

sismember  example_set  xxxx

运行效果如图5-50所示，如果看到“2”则表示数据是已经存在的，而如果看到“xxxx”则表示数据是不存在的。

图5-50  检查数据是否在集合中

3．删除数据

如果要从集合中删除特定的数据，可以使用命令“srem”，格式为：

srem  key  value1  value2  value3

例如：

srem  example_set  2

运行效果如图5-51所示。

图5-51  从集合中删除数据

提示：

从效果上看，检查数据是否在集合中且不把数据添加进集合中有两种写法：

（1）直接使用“sismember”命令。

（2）使用“sadd”命令，如果返回“1”，则再使用“srem”命令把添加的这一条数据移除。

它们的区别在于：

●  方式（1）不论集合中有多少数据，检查的时间都相同。

●  方式（2）的时间会随着集合中数据量的增加而增加。

●  方式（2）有两步，假设刚刚执行了第一条命令，还没有来得及删除数据，此时另一台服务器又去检查这个数据是否存在，就会导致结果出错。

4．集合的交集

在数学中，“集合”包括“交集”“并集”“差集”的概念。在  Redis  的集合中也存在这样的概念。

有两个集合A和B。交集是指，既属于A，又属于B的数据构成的集合。

假设：A集合中的内容为{1,  'C',  'three',  'python',  2,’三’},  B集合中的内容为{9,8.0,'VI',’七’,'python',2}。

则：A与B的交集就是{2,  'python'}，如图5-52中的阴影部分所示。

图5-52  阴影部分为交集

在Redis中，求集合交集使用的命令为“sinter”，命令格式如下：

sinter  key1  key2  key3

如果有多个key，那么就是求所有key对应的集合的交集。实例代码如下：

运行效果如图5-53所示。

图5-53  求集合的交集

5．集合的并集

集合的“并集”是指，只属于集合A的数据与只属于集合B的数据，以及既属于A又属于B的数据构成的集合，集合A与集合B都有的数据需要去重。

假设：A集合中的内容为{1,  'C',  'three',  'python',  2,’三’},  B集合中的内容为{9,8.0,'VI',’七’,'python',2}。

则：A与B的并集就是{1,  'C',  'three',  'python',  2,’三’,  9,  8.0,  'VI',  ’七’}，如图5-54中的阴影部分所示。

图5-54  阴影部分为并集

求集合并集使用的命令为“sunion”，命令格式如下：

sunion  key1  key2  key3

如果有超过两个key，那么就是求所有集合的并集。实例代码如下：

运行效果如图5-55所示。

图5-55  求集合的并集

6．集合的差集

集合的“差集”是指，只属于一个集合，不属于其他集合的数据构成的集合。

假设：A集合中的内容为{1,  'C',  'three',  'python',  2,’三’},  B集合中的内容为{9,8.0,'VI',’七’,'python',2}。

则：A与B的差集就是{1,  'C',  'three',  ’三’}，如图5-56中的阴影部分所示。

图5-56  阴影部分为集合A对集合B的差集

求集合差集使用的命令是“sdiff”，命令格式如下：

sdiff  key1  key2  key3

意思是，求所有只在key1对应的集合中有，在key2、key3……集合中没有的数据构成的集合。实例代码如下：

运行效果如图5-57所示。

图5-57  求集合的差集



5.4.2  使用Python实现


使用Python操作Redis集合相关的关键字与redis-cli的命令完全相同，唯一的差别在于参数的传入方式。

1．插入数据

使用Python向Redis集合中添加数据，用到的关键字是“sadd”。实例代码如下：

代码5-12  在Python中向Redis集合插入数据

代码返回的数字表示当前添加了几条数据。运行效果如图5-58所示。

图5-58  使用Python添加数据到集合中

如果数据已经在集合中，则Python是不会把它重复添加进去的，见下方代码：

>>>  client.sadd('example_set_python',  'some_data')

1

>>>  client.sadd('example_set_python',  'some_data')

0

运行效果如图5-59所示。在数据不存在时添加，则返回1；在数据已经存在时添加，则返回0。

图5-59  添加重复数据返回0

2．读取数据

使用关键字“scard”可以查看集合中数据的条数，使用关键字“spop”可以从集合中随机获取一条数据。

代码5-13  在Python中读取Redis集合的数据

运行效果如图5-60所示。获取的数据均为bytes型数据。

图5-60  获取集合数据条数与弹出数据

提示：

在Python中，“spop”关键字没有“count”参数，因此一次只能获取一条数据，不能一次性获取多条数据。如果要一次获取多条数据，则可以使用循环来实现，见代码5-13。

代码5-13  使用循环从Redis集合中获取数据

运行效果如图5-61所示。

图5-61  使用循环来间接获取多条数据

获取集合所有数据的关键字为“smembers”。以下是一个示例：

代码5-14  获取Redis集合中的全部数据

运行效果如图5-62所示。

图5-62  获取集合中的全部数据

从图5-62可以看出，关键字“smembers”返回的数据格式是Python中的“集合（set）”，且里面的每一个数据都是bytes型数据。

3．删除数据

从集合中移除数据使用的关键字为“srem”。以下是一个示例：

代码5-15  从Redis集合中删除数据

运行效果如图5-63所示。

图5-63  从集合中移除数据

4．集合的运算

交集、并集和差集用到的关键字和redis-cli中的命令是一样的，分别是“sinter”“sunion”和“sdiff”。以下是一个实例。

代码5-16  使用Python计算Redis的集合的交集并集和差集

运行效果如图5-64所示。

图5-64  在Python中求交集、并集和差集

提示：

求差集时，参数的顺序是很重要的，最后的结果是用第1个Key对应的集合中的数据扣除后面的Key对应的集合中的数据。



5.4.3  集合的应用


在工程中，Redis的集合一般有两种用途：

（1）根据集合内数据不重复的特性实现去重并记录信息。

（2）利用多个集合计算交集、并集和差集。

假设，要做一个学生选课情况实时监控系统，则需要实时知道以下几个数据：

（1）当前一共有多少学生至少选了一门课。

（2）选了A课没有选B课的学生有多少。

（3）既选了A课又选了B课的学生有多少。

（4）A、B两门课至少选了一门的学生有多少。

使用集合可以轻易实现这样的功能。每一门课作为一个集合，里面的值就是每一个学生的学号，如图5-65所示。

图5-65  模拟课程集合

通过求交集并集和差集就能实现上面的要求了。

主要代码如下：

代码5-17  使用Redis集合运算计算学生选课信息



其中，第31行代码表示：只有在这个程序被直接运行时才运行下面的四行代码；如果是被其他代码作为模块带入，则不运行后面的四行代码。



本章小结


本章主要介绍了  Redis  的安装和三种基本数据结构——字符串、列表和集合的使用。在学习这三种数据结构时，建议读者使用Python来操作，同时设想一些使用场景来帮助自己更好地理解。