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整数集合 -《Redis设计与实现》读书笔记

admin

11月 28, 2021

使用场景

  1. 当一个集合只包含整数值元素,并且集合的元素数量不多时,使用整数集合实现集合键

定义

// 整数集合(intset)是Redis用于保存整数值的集合抽象数据结构,可以保存类型为int16_t、int32_t或者int64_t的整数值
typedef struct intset {

    // 编码方式:INTSET_ENC_INT16、INTSET_ENC_INT32、INTSET_ENC_INT64,真正决定contents数组的类型
    // INTSET_ENC_INT16的取值范围: -32768 ~ 32767
    // INTSET_ENC_INT32的取值范围: -2147483648 ~ 2147483648
    // INTSET_ENC_INT64的取值范围: -92233720036854775808 ~ 92233720036854775808
    uint32_t encoding;
    // 集合包含的元素数量:contents数组的长度
    uint32_t length;
    // 保存元素的数组:包含整数集合的每个元素,各个元素在数组中按值的大小 从小到大 有序地排列,并且数组中不会出现重复元素,
    int8_t contents[];

} intset;

升级规则

升级整数集合并添加新元素的步骤

  1. 根据新元素的类型,扩展整数集合底层数组的空间大小,并为新元素分配空间
  2. 将底层数组现有的所有元素都转换成与新元素相同的类型,并将类型转换后的元素放置到正确的位上,而且在放置元素的过程中,需要继续维持底层数组的有序性质不变
  3. 将新元素添加到底层数组里面

向整数集合添加新元素的时间复杂度为O(N)

因为每次想整数集合添加新元素都可能引起升级,而每次升级都需要对底层数组中已有的所有元素进行类型转换,

升级之后新元素的摆放位置

因为引发升级的新元素的长度总是比整数集合现有所有元素的长度都大,
所以这个新元素的值要么就大于所有现有元素,要么就小于所有现有元素:

  1. 在新元素小于所有现有元素的情况下,新元素会被放置在底层数组的最开头(索引0) – 负值
  2. 在新元素大于所有现有元素的情况下,新元素会被放置在底层数组的最末尾(索引length-1) – 正值

升级的好处

  1. 提升灵活性
    因为整数集合可以通过自动升级底层数组来适应新元素,不必担心出现类型错误

  2. 节约内存
    整数集合的做法既可以让集合能同时保存三种不同类型的值,又可以确保升级操作只会在有需要的时候进行,可以尽量节省内存

关于降级

整数集合 不支持 降级操作,一旦对数组进行来升级,编码就会一直保持升级后的状态

源码阅读

  1. 文件:src/intset.h
只言片语任我说,提笔句句无需忖。落笔不知寄何人,唯有邀友共斟酌。

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