redis位图

原创

小k2023 2019-03-10 23:16:00 ©著作权

文章标签 redis setbit bitcount 文章分类 Redis 数据库

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者小k2023的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

位图操作,setbit ,bitcount,bitfield

<?php

function frstr($str){
    return str_pad($str,8,'0',STR_PAD_LEFT);
}


$php='';
$p= frstr(decbin(ord('p')));

$h= frstr(decbin(ord('h')));

$php=$p.$h.$p;

echo $php;
echo PHP_EOL;

$len=strlen($php);
$index=[];
for($i=0;$i<$len;$i++){
    if($php[$i]==1){
        $index[]=$i;
    }
}
print_r($index);

01110000,01101000,01110000
Array
(
    [0] => 1
    [1] => 2
    [2] => 3
    [3] => 9
    [4] => 10
    [5] => 12
    [6] => 17
    [7] => 18
    [8] => 19
)

01110000,01101000,01110000

1,2,3,9,10,12,17,18,19 共9位需设置为1

127.0.0.1:0>get p
null

127.0.0.1:0>setbit p 1 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 2 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 3 1
"0"

127.0.0.1:0>get p
"p"

127.0.0.1:0>setbit p 9 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 10 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 12 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 17 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 18 1
"0"

127.0.0.1:0>setbit p 19 1
"0"

127.0.0.1:0>get p
"php"

统计和查找

Redis 提供了位图统计指令 bitcount 和位图查找指令 bitpos

bitcount 用来统计指定位置范围内 1 的个数
bitpos 用来查找指定范围内出现的第一个 0 或 1

bitcount,bitpos

127.0.0.1:0>bitcount p
"9"
127.0.0.1:0>bitcount p 0 0  #第一个字符中1的个数
"3"
127.0.0.1:0>bitcount p 0 1  #前2个字符中1的个数
"6"
127.0.0.1:0>bitpos p 0     #第一个0位
"0"

127.0.0.1:0>bitpos p 1		#第一个1位
"1"

127.0.0.1:0>bitpos p 1 1 1	#从第二个字符算起第一个1位
"9"

127.0.0.1:0>bitpos p 1 2 2  # 从第三个字符算起，第一个 1 位
"17"

bitfield

bitfield(3.2版本之后) 有三个子指令，分别是 get/set/incrby，它们都可以对指定位片段进行读写，但是最多只能处理 64 个连续的位，如果超过 64 位，就得使用多个子指令，bitfield 可以一次执行多个子指令

php

01110000,01101000,01110000

127.0.0.1:6379> get p
"php"
127.0.0.1:6379> bitfield p get u4 0  # 从第0个位开始取4个位  即为 0111  结果是无符号数 (u)
1) (integer) 7
127.0.0.1:6379> bitfield p get u3 2  #从第2个位开始取3个位 	即为110		结果是无符号数 (u)
1) (integer) 6
127.0.0.1:6379> bitfield p get i4 0  #从第0个位开始取4个位	即为0111		结果是有符号数 (i)
1) (integer) 7
127.0.0.1:6379> bitfield p get i3 2	  #从第2个位开始取3个    即为110		结果是有符号数 (i)
1) (integer) -2
127.0.0.1:6379> bitfield p  get u4 0  get u3 2  get i4 0     get i3 2
1) (integer) 7
2) (integer) 6
3) (integer) 7
4) (integer) -2

所谓有符号数是指获取的位数组中第一个位是符号位，剩下的才是值
如果第一位是 1，那就是负数
无符号数表示非负数，没有符号位，获取的位数组全部都是值。有符号数最多可以获取 64 位，无符号数只能获取 63 位 (因为 Redis 协议中的 integer 是有符号数，最大 64 位，不能传递 64 位无符号值)
如果超出位数限制，Redis 就会告诉你参数错误

01110000,01101000,01110000
把第二个h这只为p
只需要把第11位由0->1，第12位由1->0即可
setbit p 11 1
setbit p 12 0
127.0.0.1:6379> setbit p 11 1
(integer) 0
127.0.0.1:6379> setbit p 12 0
(integer) 1
127.0.0.1:6379> get p
"ppp"

127.0.0.1:6379> set p php
OK
127.0.0.1:6379> bitfield p set u8 8 97  #从第 8 个位开始，将接下来的 8 个位用无符号数 97 替换
1) (integer) 104
127.0.0.1:6379> get p
"pap"

incrby

它用来对指定范围的位进行自增操作自增有可能出现溢出
如果增加了正数，会出现上溢，如果增加的是负数，就会出现下溢出

Redis 默认的处理是折返。如果出现了溢出，就将溢出的符号位丢掉
如果是 8 位无符号数 255，加 1 后就会溢出，会全部变零。如果是 8 位有符号数 127，加 1 后就会溢出变成 -128

bitfield p incrby u7 1 1

127.0.0.1:6379> set p php
OK
127.0.0.1:6379> bitfield p incrby u7 1 1  # 从第7位开始，对接下来的1位无符号数 +1
1) (integer) 113
127.0.0.1:6379> get p
"qhp"
127.0.0.1:6379> bitfield p incrby u7 1 1
1) (integer) 114       #r 的ascii码 为114
127.0.0.1:6379> get p
"rhp"
127.0.0.1:6379> set  p php
OK
127.0.0.1:6379> bitfield p incrby u1 1 1
1) (integer) 0
127.0.0.1:6379> get p
"0hp"
127.0.0.1:6379> bitfield p incrby u1 1 1
1) (integer) 1
127.0.0.1:6379> get p
"php"

bitfield 指令提供了溢出策略子指令

overflow，用户可以选择溢出行为，默认是折返 (wrap)，还可以选择失败 (fail) 报错不执行，以及饱和截断 (sat)，超过了范围就停留在最大最小值
overflow 指令只影响接下来的第一条指令，这条指令执行完后溢出策略会变成默认值折返 (wrap)

饱和截断 SAT

p的二进制

0111 0000

127.0.0.1:6379> get p
"p"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow sat incrby u4 1 1
1) (integer) 15
127.0.0.1:6379> get p
"x"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow sat incrby u4 1 1
1) (integer) 15
127.0.0.1:6379> get p
"x"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow sat incrby u4 1 1 ## 保持最大值
1) (integer) 15
127.0.0.1:6379> get p
"x"

对

0111 0000

执行

bitfield p overflow sat incrby u4 1 1
后变为

0111 1000

继续

bitfield p overflow sat incrby u4 1 1

因为采取了截断 (sat)，超过了范围就停留在最大最小值

失败不执行 FAIL SAT

127.0.0.1:6379> set p p
OK
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
1) (integer) 29
127.0.0.1:6379> get p
"t"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
1) (integer) 30
127.0.0.1:6379> get p
"x"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
1) (integer) 31
127.0.0.1:6379> get p
"|"
127.0.0.1:6379> bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
1) (nil)
127.0.0.1:6379> get p
"|"
127.0.0.1:6379>

过程分析
对

0111 0000

执行

bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
变为

0111 0100

ascii码为116 即为字符t

然后继续执行

bitfield p overflow fail incrby u5 1 1

0111 1000

ascii为120即为字符 x

然后继续执行

bitfield p overflow fail incrby u5 1 1
变为