用 Redis 實作 Leaderboard（排行榜）

Sorted set (ZSET)

• https://systemdesignschool.io/problems/leetcode/solution

用 Redis 做排行榜是常見又有效率的做法，尤其在你需要快速讀寫與排名的時候。Redis 剛好內建一個非常適合的資料結構：Sorted Set（ZSET）。

🧠 Redis Sorted Set 入門

Redis 的 Sorted Set 是一組不重複的字串（例如 user ID 或帳號名稱），每一個都配上一個浮點數的分數（score）。整個集合會自動依分數排序。

對排行榜來說：

• 玩家 / 使用者 ID 就是 member。
• **分數（例如積分、擊殺數、評分）**就是 sorted set 裡的 score。

✅ Redis 排行榜的基本操作

1. 新增或更新玩家分數

ZADD leaderboard <score> <user_id>

✅ 使用者不存在就新增，已經在集合裡就更新分數。

範例：

ZADD leaderboard 1500 "user:123"
ZADD leaderboard 1800 "user:456"

2. 取前 N 名

ZREVRANGE leaderboard 0 N-1 WITHSCORES

• 用 ZREVRANGE 取由高到低（分數最高的在前）。
• WITHSCORES 會連分數一起回傳。

範例：

ZREVRANGE leaderboard 0 9 WITHSCORES  # Top 10 players

3. 取某位玩家的排名

ZREVRANK leaderboard <user_id>

• 回傳該玩家在遞減排序下的排名，從 0 開始。

範例：

ZREVRANK leaderboard "user:123"  # e.g., returns 5

4. 取某位玩家的分數

ZSCORE leaderboard <user_id>

範例：

ZSCORE leaderboard "user:123"  # e.g., returns 1500.0

5. 移除玩家

ZREM leaderboard <user_id>

範例：

ZREM leaderboard "user:123"

🧱 可以再加的東西

🕐 依時間切分的排行榜

週榜、月榜的做法：

• 每個時間區間用各自的 key：

  • leaderboard:weekly:2025-W20
  • leaderboard:monthly:2025-05

• 用排程工作歸檔或刪掉舊的排行榜。

🧾 附帶資料（metadata）

Redis Sorted Set 沒辦法直接存額外資料（例如暱稱、頭像）。做法：

• sorted set 裡只放 user ID。

• 使用者的其他資料放在 Redis hash 或另一個資料庫：

  bashCopy

  HGETALL user:123  # e.g., {"username": "Alice", "avatar": "..."}
  

🔁 分數累加

ZINCRBY leaderboard 100 "user:123"

把 user:123 現有的分數加 100。

🧪 範例情境（遊戲）

ZADD game:leaderboard 2000 "player:alice"
ZADD game:leaderboard 1900 "player:bob"
ZREVRANGE game:leaderboard 0 4 WITHSCORES  # top 5
ZREVRANK game:leaderboard "player:alice"   # alice's rank

🧩 可擴展性的幾點注意

• Redis 是記憶體內的：非常快，但沒開持久化（RDB/AOF）資料就是易失的。
• 使用者量非常大時，考慮把排行榜分片（sharding），或改用 Redis Cluster。
• 如果精確度不是那麼關鍵，可以批次更新，或做近似排行榜（例如定期同步回資料庫）。