三种特殊数据类型,GEO地理位置,HyperLogLog,BitMap

GEO地理位置

简介

Redis 的 GEO 特性在 Redis 3.2 版本中推出，这个功能可以将用户给定的地理位置信息储存起来，并对这些信息进行操作。来实现诸如附近位置、摇一摇这类依赖于地理位置信息的功能。geo的数据类型为zset。

GEO 的数据结构总共有六个常用命令：geoadd、geopos、geodist、georadius、
georadiusbymember、gethash

官方文档：redis中文官网

geoadd

语法： geoadd key longitude latitude member …

将给定的空间元素(纬度、经度、名字)添加到指定的键里面。
这些数据会以有序集合的形式被储存在键里面，从而使得georadius和georadiusbymember这样的
命令可以在之后通过位置查询取得这些元素。
geoadd命令以标准的x,y格式接受参数,所以用户必须先输入经度,然后再输入纬度。
geoadd能够记录的坐标是有限的:非常接近两极的区域无法被索引。
有效的经度介于-180-180度之间，有效的纬度介于-85.05112878 度至 85.05112878 度之间。
当用户尝试输入一个超出范围的经度或者纬度时,geoadd命令将返回一个错误。

测试：百度搜索经纬度查询，模拟真实数据

127.0.0.1:6379> geoadd china:city 116.23 40.22 北京
(integer) 1
127.0.0.1:6379> geoadd china:city 121.48 31.40 上海 113.88 22.55 深圳 120.21
30.20 杭州
(integer) 3
127.0.0.1:6379> geoadd china:city 106.54 29.40 重庆 108.93 34.23 西安 114.02
30.58 武汉
(integer) 3

geopos

语法：geopos key member [member…]
从key里返回所有给定位置元素的位置（经度和纬度）

代码测试

127.0.0.1:6379> geopos china:city 北京
1) 1) "116.23000055551528931"
2) "40.2200010338739844"
127.0.0.1:6379> geopos china:city 上海 重庆
1) 1) "121.48000091314315796"
2) "31.40000025319353938"
2) 1) "106.54000014066696167"
2) "29.39999880018641676"
127.0.0.1:6379> geopos china:city 新疆
1) (nil)

geodist

语法： geodist key member1 member2 [unit]

返回两个给定位置之间的距离，如果两个位置之间的其中一个不存在,那么命令返回空值。
指定单位的参数unit必须是以下单位的其中一个：
m表示单位为米,km表示单位为千米,mi表示单位为英里,ft表示单位为英尺,如果用户没有显式地指定单位参数,那么geodist默认使用米作为单位。
geodist命令在计算距离时会假设地球为完美的球形,在极限情况下,这一假设最大会造成0.5%的误
差。

代码测试

127.0.0.1:6379> geodist china:city 北京 上海
"1088785.4302"
127.0.0.1:6379> geodist china:city 北京 上海 km
"1088.7854"
127.0.0.1:6379> geodist china:city 重庆 北京 km
"1491.6716"

georadius

语法： georadius key longitude latitude radius m|km|ft|mi [withcoord][withdist]
[withhash][asc|desc][count count]

以给定的经纬度为中心，找出某一半径内的元素

withdist 返回位置名称和中心距离
withcoord 返回位置名称和经纬度
withdist withcoord 返回位置名称距离和经纬度 count 限定寻找个数

测试：重新连接 redis-cli，增加参数 --raw ，可以强制输出中文，不然会乱码

[root@kuangshen bin]# redis-cli --raw -p 6379
# 在 china:city 中寻找坐标 100 30 半径为 1000km 的城市
127.0.0.1:6379> georadius china:city 100 30 1000 km
重庆
西安
# withdist 返回位置名称和中心距离
127.0.0.1:6379> georadius china:city 100 30 1000 km withdist
重庆
635.2850
西安
963.3171
# withcoord 返回位置名称和经纬度
127.0.0.1:6379> georadius china:city 100 30 1000 km withcoord
重庆
106.54000014066696167
29.39999880018641676
西安
108.92999857664108276
34.23000121926852302
# withdist withcoord 返回位置名称 距离 和经纬度 count 限定寻找个数
127.0.0.1:6379> georadius china:city 100 30 1000 km withcoord withdist count
1
重庆
635.2850
106.54000014066696167
29.39999880018641676
127.0.0.1:6379> georadius china:city 100 30 1000 km withcoord withdist count
2
重庆
635.2850
106.54000014066696167
29.39999880018641676
西安
963.3171
108.92999857664108276
34.23000121926852302

georadiusbymember

语法： georadiusbymember key member radius m|km|ft|mi [withcoord][withdist]
[withhash][asc|desc][count count]

找出位于指定范围内的元素，中心点是由给定的位置元素决定

代码测试

127.0.0.1:6379> GEORADIUSBYMEMBER china:city 北京 1000 km
北京
西安
127.0.0.1:6379> GEORADIUSBYMEMBER china:city 上海 400 km
杭州
上海

geohash

语法： geohash key member [member…]

Redis使用geohash将二维经纬度转换为一维字符串，字符串越长表示位置更精确,两个字符串越相似表示距离越近。

代码测试：

127.0.0.1:6379> geohash china:city 北京 重庆
wx4sucu47r0
wm5z22h53v0
127.0.0.1:6379> geohash china:city 北京 上海
wx4sucu47r0
wtw6sk5n300

zrem

GEO没有提供删除成员的命令，但是因为GEO的底层实现是zset，所以可以借用zrem命令实现对地理位置信息的删除.

127.0.0.1:6379> geoadd china:city 116.23 40.22 beijin
1
127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1 # 查看全部的元素
重庆
西安
深圳
武汉
杭州
上海
beijin
北京
127.0.0.1:6379> zrem china:city beijin # 移除元素
1
127.0.0.1:6379> zrem china:city 北京 # 移除元素
1
127.0.0.1:6379> zrange china:city 0 -1
重庆
西安
深圳
武汉
杭州
上海

HyperLogLog

简介

Redis 在 2.8.9 版本添加了 HyperLogLog 结构。
Redis HyperLogLog 是用来做基数统计的算法。
HyperLogLog 的优点是，在输入元素的数量或者体积非常非常大时，计算基数所需的空间总是固定的、并且是很小的。在 Redis
里面，每个 HyperLogLog 键只需要花费 12 KB 内存，就可以计算接近 2^64
个不同元素的基数。这和计算基数时，元素越多耗费内存就越多的集合形成鲜明对比。
HyperLogLog则是一种算法，它提供了不精确的去重计数方案。举个栗子：假如我要统计网页的UV（浏览用户数量，一天内同一个用户多次访问只能算一次），传统的解决方案是使用Set来保存用户id，然后统计Set中的元素数量来获取页面UV。但这种方案只能承载少量用户，一旦用户数量大起来就需要消耗大量的空间来存储用户id。我的目的是统计用户数量而不是保存用户，这简直是个吃力不讨好的方案！而使用Redis的HyperLogLog最多需要12k就可以统计大量的用户数，尽管它大概有0.81%的错误率，但对于统计UV这种不需要很精确的数据是可以忽略不计的。

基数的概念

比如数据集 {1, 3, 5, 7, 5, 7, 8}，那么这个数据集的基数集为 {1, 3, 5 ,7, 8}, 基数(不重复元素)为5。
基数估计就是在误差可接受的范围内，快速计算基数。

基本命令

测试

127.0.0.1:6379> PFADD mykey a b c d e f g h i j
1
127.0.0.1:6379> PFCOUNT mykey
10
127.0.0.1:6379> PFADD mykey2 i j z x c v b n m
1
127.0.0.1:6379> PFMERGE mykey3 mykey mykey2
OK
127.0.0.1:6379> PFCOUNT mykey3
15

BitMap

简介

在开发中，可能会遇到这种情况：需要统计用户的某些信息，如活跃或不活跃，登录或者不登录；又如需要记录用户一年的打卡情况，打卡了是1，没有打卡是0，如果使用普通的 key/value存储，则要记录365条记录，如果用户量很大，需要的空间也会很大，所以 Redis 提供了 Bitmap 位图这中数据结构，Bitmap 就是通过操作二进制位来进行记录，即为 0 和 1；如果要记录 365 天的打卡情况，使用 Bitmap表示的形式大概如下：0101000111000111…，这样有什么好处呢？当然就是节约内存了，365 天相当于 365 bit，又 1 字节 = 8 bit , 所以相当于使用 46 个字节即可。

BitMap 就是通过一个 bit 位来表示某个元素对应的值或者状态, 其中的 key 就是对应元素本身，实际上
底层也是通过对字符串的操作来实现。Redis 从 2.2 版本之后新增了setbit, getbit, bitcount 等几个
bitmap 相关命令。

setbit 设置操作

语法： SETBIT key offset value : 设置 key 的第 offset 位为value (1或0)

# 使用 bitmap 来记录上述事例中一周的打卡记录如下所示：
# 周一：1，周二：0，周三：0，周四：1，周五：1，周六：0，周天：0 （1 为打卡，0 为不打卡）
127.0.0.1:6379> setbit sign 0 1
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 1 0
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 2 0
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 3 1
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 4 1
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 5 0
0
127.0.0.1:6379> setbit sign 6 0
0

getbit 获取操作

语法： GETBIT key offset 获取offset设置的值，未设置过默认返回0

127.0.0.1:6379> getbit sign 3 # 查看周四是否打卡
1
127.0.0.1:6379> getbit sign 6 # 查看周七是否打卡
0

bitcount 统计操作

语法： bitcount key [start, end] 统计 key 上位为1的个数

# 统计这周打卡的记录，可以看到只有3天是打卡的状态：
127.0.0.1:6379> bitcount sign
3

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