Redis入门到通关之数据结构解析-IntSet

news2024/12/23 18:34:35

文章目录

概述
IntSet升级
简易源码
总结

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欢迎来到请回答1024 的博客

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数学与计算的边界时间与空间的平衡 0与1的延伸

概述

IntSet 是Redis中set集合的一种实现方式，基于 整数数组 来实现，并且具备长度可变、有序等特征。
结构如下：

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// intset 结构体定义
typedef struct intset {
    uint32_t encoding;   // 编码方式，用于表示存储的整数类型
    uint32_t length;     // intset 中包含的元素个数
    int8_t contents[];   // 存储整数的数组
} intset;

其中的 encoding 包含三种模式，表示存储的整数大小不同：

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为了方便查找，Redis 会将 intset 中所有的整数按照升序依次保存在contents数组中，结构如图：

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IntSet升级

假如现在，数组中每个数字都在 int16_t 的范围内，因此采用的编码方式是 INTSET_ENC_INT16，每部分占用的字节大小为：
encoding：4字节
length：4字节
contents：2字节 * 3 = 6字节

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我们向该其中添加一个数字：50000，这个数字超出了 int16_t 的范围，intset 会自动升级编码方式到合适的大小。
以当前案例来说流程如下：

升级编码为 INTSET_ENC_INT32, 每个整数占4字节，并按照新的编码方式及元素个数扩容数组
倒序依次将数组中的元素拷贝到扩容后的正确位置
将待添加的元素放入数组末尾
最后，将 inset 的 encoding 属性改为 INTSET_ENC_INT32 ，将 length 属性改为4

简易源码

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <stdint.h>

// intset 结构体定义
typedef struct intset {
    uint32_t encoding;   // 编码方式，用于表示存储的整数类型
    uint32_t length;     // intset 中包含的元素个数
    int8_t contents[];   // 存储整数的数组
} intset;

// 创建一个新的 intset
intset *intset_new() {
    intset *is = malloc(sizeof(intset));
    if (!is) return NULL;
    is->encoding = 0;   // 初始编码方式为 0
    is->length = 0;
    return is;
}

// 添加整数到 intset
intset *intset_add(intset *is, int64_t value) {
    // 添加元素的逻辑实现省略
    return is;
}

// 检查整数是否存在于 intset
int intset_contains(const intset *is, int64_t value) {
    // 检查元素是否存在的逻辑实现省略
    return 0;
}

// 删除整数从 intset
intset *intset_remove(intset *is, int64_t value) {
    // 删除元素的逻辑实现省略
    return is;
}

// 打印 intset 中的元素
void intset_print(const intset *is) {
    printf("Intset Length: %d\n", is->length);
    printf("Intset Elements: ");
    for (int i = 0; i < is->length; ++i) {
        printf("%lld ", (long long)is->contents[i]);
    }
    printf("\n");
}

int main() {
    intset *is = intset_new();
    if (!is) {
        printf("Error: Unable to create intset.\n");
        return 1;
    }

    is = intset_add(is, 5);
    is = intset_add(is, 10);
    is = intset_add(is, 15);

    intset_print(is);

    // 检查元素是否存在
    if (intset_contains(is, 10)) {
        printf("Element 10 exists in the intset.\n");
    } else {
        printf("Element 10 does not exist in the intset.\n");
    }

    is = intset_remove(is, 10);
    intset_print(is);

    free(is);
    return 0;
}