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  • redis基础结构-INTSET

    INTSET

    intset是集合键的底层实现之一, 保存的元素是有序的。可作为集合键底层实现, 如果一个集合满足以下两个条件:

    1. 保存可转化为long long类型的元素
    2. 元素数量不多

    结构定义

    typedef struct intset {
        //保存元素所使用类型的长度
        uint32_t encoding;
        //保存元素的个数
        uint32_t length;
        //保存元素的数组
        int8_t contents[];
    } intset;
    /* Note that these encodings are ordered, so:
    * INTSET_ENC_INT16 < INTSET_ENC_INT32 < INTSET_ENC_INT64. */
    #define INTSET_ENC_INT16 (sizeof(int16_t))
    #define INTSET_ENC_INT32 (sizeof(int32_t))
    #define INTSET_ENC_INT64 (sizeof(int64_t))
    

    intset搜索流程

    static uint8_t intsetSearch(intset *is, int64_t value, uint32_t *pos) {
       int min = 0, max = intrev32ifbe(is->length)-1, mid = -1;
       int64_t cur = -1;
       /* The value can never be found when the set is empty */
       // 集合为空
          if (intrev32ifbe(is->length) == 0) {
          if (pos) *pos = 0;
             return 0;
          } else {
          /* Check for the case where we know we cannot find the value,
          * but do know the insert position. */
          // value 比最大元素还大
          if (value > _intsetGet(is,intrev32ifbe(is->length)-1)) {
          if (pos) *pos = intrev32ifbe(is->length);
          return 0;
          // value 比最小元素还小
          } else if (value < _intsetGet(is,0)) {
          if (pos) *pos = 0;
          return 0;
          }
       }
       // 熟悉的二分查找
       while(max >= min) {
          mid = (min+max)/2;
          cur = _intsetGet(is,mid);
       if (value > cur) {
          min = mid+1;
       } else if (value < cur) {
          max = mid-1;
       } else {
          break;
          }
       }
       if (value == cur) {
       if (pos) *pos = mid;
          return 1;
       } else {
       if (pos) *pos = min;
          return 0;
       }
    }
    

    intset添加流程

    /* Insert an integer in the intset */
    intset *intsetAdd(intset *is, int64_t value, uint8_t *success) {
    uint8_t valenc = _intsetValueEncoding(value);
    uint32_t pos;
    if (success) *success = 1;
        /* Upgrade encoding if necessary. If we need to upgrade, we know that
        * this value should be either appended (if > 0) or prepended (if < 0),
        * because it lies outside the range of existing values. */
        // 需要插入整数的所需内存超出了原有集合整数的范围,即内存类型不同,
        // 则升级整数类型
        if (valenc > intrev32ifbe(is->encoding)) {
        /* This always succeeds, so we don't need to curry *success. */
            return intsetUpgradeAndAdd(is,value);
        // 正常,分配内存,插入
        } else {
        // intset 内部不允许重复
        /* Abort if the value is already present in the set.
        * This call will populate "pos" with the right position to insert
        * the value when it cannot be found. */
        if (intsetSearch(is,value,&pos)) {
        if (success) *success = 0;
            return is;
        }
        // realloc
        is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);
        // 迁移内存,腾出空间给新的数据。intsetMoveTail() 完成内存迁移工作
        if (pos < intrev32ifbe(is->length)) intsetMoveTail(is,pos,pos+1);
        }
        // 在腾出的空间中设置新的数据
            _intsetSet(is,pos,value);
        // 更新intset size
            is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);
        return is;
    }
    /*整数数组有可能遇到需要升级的时候,譬如往 int32_t 数组插入一个 ing64_t 整数的时候。*/
    /*当插入数据的内存占用比原有数据大的时候,intsetUpgradeAndAdd() 会被调用。*/
    
    static intset *intsetUpgradeAndAdd(intset *is, int64_t value) {
        
        // 当前的编码方式
        uint8_t curenc = intrev32ifbe(is->encoding);
    
        // 新值所需的编码方式
        uint8_t newenc = _intsetValueEncoding(value);
    
        // 当前集合的元素数量
        int length = intrev32ifbe(is->length);
    
        // 根据 value 的值,决定是将它添加到底层数组的最前端还是最后端
        // 注意,因为 value 的编码比集合原有的其他元素的编码都要大
        // 所以 value 要么大于集合中的所有元素,要么小于集合中的所有元素
        // 因此,value 只能添加到底层数组的最前端或最后端
        int prepend = value < 0 ? 1 : 0;
    
        /* First set new encoding and resize */
        // 更新集合的编码方式
        is->encoding = intrev32ifbe(newenc);
        // 根据新编码对集合(的底层数组)进行空间调整
        // T = O(N)
        is = intsetResize(is,intrev32ifbe(is->length)+1);
    
        /* Upgrade back-to-front so we don't overwrite values.
         * Note that the "prepend" variable is used to make sure we have an empty
         * space at either the beginning or the end of the intset. */
        // 根据集合原来的编码方式,从底层数组中取出集合元素
        // 然后再将元素以新编码的方式添加到集合中
        // 当完成了这个步骤之后,集合中所有原有的元素就完成了从旧编码到新编码的转换
        // 因为新分配的空间都放在数组的后端,所以程序先从后端向前端移动元素
        // 举个例子,假设原来有 curenc 编码的三个元素,它们在数组中排列如下:
        // | x | y | z | 
        // 当程序对数组进行重分配之后,数组就被扩容了(符号 ? 表示未使用的内存):
        // | x | y | z | ? |   ?   |   ?   |
        // 这时程序从数组后端开始,重新插入元素:
        // | x | y | z | ? |   z   |   ?   |
        // | x | y |   y   |   z   |   ?   |
        // |   x   |   y   |   z   |   ?   |
        // 最后,程序可以将新元素添加到最后 ? 号标示的位置中:
        // |   x   |   y   |   z   |  new  |
        // 上面演示的是新元素比原来的所有元素都大的情况,也即是 prepend == 0
        // 当新元素比原来的所有元素都小时(prepend == 1),调整的过程如下:
        // | x | y | z | ? |   ?   |   ?   |
        // | x | y | z | ? |   ?   |   z   |
        // | x | y | z | ? |   y   |   z   |
        // | x | y |   x   |   y   |   z   |
        // 当添加新值时,原本的 | x | y | 的数据将被新值代替
        // |  new  |   x   |   y   |   z   |
        // T = O(N)
        while(length--)
            _intsetSet(is,length+prepend,_intsetGetEncoded(is,length,curenc));
    
        /* Set the value at the beginning or the end. */
        // 设置新值,根据 prepend 的值来决定是添加到数组头还是数组尾
        if (prepend)
            _intsetSet(is,0,value);
        else
            _intsetSet(is,intrev32ifbe(is->length),value);
    
        // 更新整数集合的元素数量
        is->length = intrev32ifbe(intrev32ifbe(is->length)+1);
    
        return is;
    }
    

    intset添加元素流程图

    参考

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/weiweng/p/12493546.html
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