Redis(四)：整数集合

每个 intset.h/intset 结构表示一个整数集合(是整个 set 集合)

typedef struct intset{

//编码方式

uint32_t encoding;

//集合包含的元素数量

uint32_t length;

//保存元素的数组

int8_t contents[];

}intset;

1. contents 数组是整数集合的底层实现，存储的就是集合里面的元素，而且是按从小到大有序地排列，并且数组中是不包含任何重复项的。

2. length 属性记录了整数集合包含的元素数量，即 contents 数组的长度

注意

contents 属性声明为 int8_t(8 位)，但实际上 contents 数组可能并不保存任何 int8_t 类型的值，contents 数组的真正类型取决于 encoding 属性的值。

• 如果 encoding 属性的值为 INTSET_ENC_INT16,那么 contents 就是一个 int16_t 类型的数组，里面的元素都是一个 16 位数组（ ? 2 15 ? 2 15 -2^{15}~2^{15} ?215?215）

• 同理，如果为 INTSET_ENC_INT32 和 INTSET_ENC_INT64，就对应为 32 位和 64 位

• 整个数组的字节大小，要通过 length 属性和 encoding 属性来计算，比如 length 值为 5，encoding 值为 int16_t，那么总的字节大小为 5*16=80。

下面看一种特殊情况

这是一个 encoding 属性为 INTSET_ENC_INT64 的，所以数组是储存 64 位的元素的数组，但里面除了第一个元素外，其他都不需要这么大的位数，不过根据整数集合的升级规则，当向一个底层位 int16_t 数组的整数集合中添加一个 int64_t 类型的整数值时，整数集合已有的所有元素都会被转换成 int64_t 类型。

升级

当我们要将一个新元素添加到底层数组时，会先比较新元素的位数是否满足，如果新元素的类型比整数集合现有所有的元素都要长时，整数集合需要先进行升级，然后才能将新元素添加到整数集合里面。

升级步骤总共有 3 个步骤

• 根据新元素的类型，将整数集合的底层数组进行扩展，并为新元素分配空间

• 将整数集合的底层数组里面的所有元素类型都变为新类型，并将类型转换后的元素放置到正确的位上（要按从小到大的顺序），而且在放置过程中，要维持有序性

• 将新元素添加到底层数组里（也要维持有序性），一般这个放在最后，因为新元素是高位，所以都会比原有的低位元素要大

举个栗子来表示一下

比如这个集合里面有 3 个元素，是一个 int16_t 的数组，现在要添加一个 2 31 2^{31} 231 的数据，因为这个是一个 31 位的数据，所以要对数据进行升级

首先第一步，根据新类型，对底层数组进行扩展，并为新元素分配空间，即为数组进行空间重分配，这里插入的是 31 位数据，然后分配后的空间为 32 ? ( l e n g t h + 1 ) = 32 ? 4 = 127 32*(length+1)=32*4=127 32?(length+1)=32?4=127，重新分配后的数组如下

此时，改变旧元素的类型，变成 32 位，旧元素有 3 个，即是 32*3=96 位（此时不管后面的新分配空间），此时一个索引位置所占的空间大小也要从 16 变成 32 位，然后进行对旧数据转移，比如旧数据 3 排第三位，应该放在索引 2 的位置上，也就是 64~95 位处

同理旧元素 2 的索引位置为 1，在 32 位~63 位的空间内，旧元素 1 的索引位置为 0，在 0 ~ 31 位上

完成这些后，才会对新插入的数据进行空间分配，分配到 96~127 位处

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最后，程序将整数集合的 encoding 属性从 INTSET_ENC_INT16 改为 INTSET_ENC_LNT32，并将 length 属性的值从 3 改为 4，至此，升级完成。

关于时间复杂度

是要遍历整数集合将元素进行升级，所以向集合中添加元素的时间复杂度为 O ( N ) O(N) O(N)。

关于元素摆放位置

引发升级的元素都是比所有元素长度大的，因为高位，所以要就大于所有元素，要么小于所有元素（针对插入的是负数情况），所以就分为下面两种情况进行

• 在新元素小于所有元素的情况下，新元素会被放置在底层数组的最开头处（索引 0）

• 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处，索引值为 length-1

升级的好处

升级的策略有两个好处，一个是提升整数集合的灵活性，另一个是尽可能地节约内存。