Redis入門
Redisの公式サイトを開くと、最初の一文には、Redisはオープンソースのインメモリ型データ構造ストレージで、データベースやキャッシュとしてよく使われると書かれています。Redisは非常に一般的です。
Redisのインストール
公式サイトからRedisをインストールできます。SQLiteと同様です。インストールが完了したら、PythonでRedisをどのように使用するのでしょうか。
pip install redis
>>> import redis
>>> r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
>>> r.set('foo', 'bar')
True
>>> r.get('foo')
b'bar'
このコードは、PythonでRedisデータベースに接続し、キーと値のペアを設定・取得する基本的な操作を示しています。以下に各ステップの説明を日本語で記載します。
import redis: Redisライブラリをインポートします。r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0): Redisサーバーに接続します。hostはサーバーのアドレス、portは接続ポート、dbはデータベース番号を指定します。r.set('foo', 'bar'): キー'foo'に値'bar'を設定します。成功するとTrueが返されます。r.get('foo'): キー'foo'に対応する値を取得します。値はバイト文字列として返されるため、b'bar'と表示されます。
Pythonのドキュメントにはいくつかの例が記載されています。ここでpipのようなものが登場します。pipはパッケージ管理ツールです。パッケージ管理ツールとは何かについては、「プログラミング環境に慣れる」の章を参照してください。pipはPythonにとって、HomebrewがmacOSシステムにとっての存在に相当します。
pipは通常、Pythonをインストールする際に既に含まれています。もしコンピュータに複数のバージョンのPythonとPipが存在する場合、~/.bash_profileに以下の2行を追加することができます：
alias python=/usr/local/Cellar/python@3.9/3.9.1_6/bin/python3
alias pip=/usr/local/Cellar/python@3.9/3.9.1_6/bin/pip3
このコードは、シェルのエイリアスを設定しています。具体的には、python と pip コマンドを、指定されたパスの Python 3.9.1 の実行ファイルにリンクしています。これにより、ターミナルで python や pip と入力したときに、指定されたバージョンの Python と pip が使用されるようになります。
指定されたバージョンのpythonとpipをインストールする方法の一つとして、Homebrewを使用することができます。また、ソースコードからビルドしてインストールすることも可能です。
make
make test
make install
（注：上記のコードブロックはシェルコマンドであり、翻訳の必要はありません。そのままの形で使用されます。）
$ redis-server
87684:C 2021年3月10日 14:46:06.056 # oO0OoO0OoO0Oo Redisが起動しています oO0OoO0OoO0Oo
87684:C 2021年3月10日 14:46:06.056 # Redisバージョン=6.2.1, ビット=64, コミット=00000000, 変更=0, PID=87684, 起動直後
87684:C 2021年3月10日 14:46:06.056 # 警告: 設定ファイルが指定されていません。デフォルトの設定を使用します。設定ファイルを指定するには、redis-server /path/to/redis.conf を使用してください
87684:M 2021年3月10日 14:46:06.057 * 開くファイルの最大数を10032に増やしました（元々は4864に設定されていました）。
87684:M 2021年3月10日 14:46:06.057 * 単調増加クロック: POSIX clock_gettime
...
Redis 6.2.1 (00000000/0) 64ビット
...
87684:M 2021年3月10日 14:46:06.058 # サーバーが初期化されました
87684:M 2021年3月10日 14:46:06.058 * 接続を受け入れる準備ができました
以下に一部の内容を抜粋しました。これでインストールが完了したことがわかります。バージョンは6.2.1で、公式サイトの最新版です。別のターミナルウィンドウを開いて、試しに操作してみましょう：
$ redis-cli
127.0.0.1:6379> set a 2
OK
127.0.0.1:6379> get a
"2"
以下のコードを実行してください。
import redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
r.set('foo', 'bar')
print(r.get('foo'))
出力：
$ python fib_redis.py
b'bar'
Redis キャッシュの例
以下是一个使用Redis实现斐波那契数列的示例。我们将使用Redis来存储已经计算过的斐波那契数，以避免重复计算。
1. 安装Redis
首先，确保你已经安装了Redis。你可以通过以下命令安装Redis：
sudo apt-get install redis-server
2. 安装Redis客户端
我们将使用Python来与Redis进行交互。首先，安装redis Python包：
pip install redis
3. 实现斐波那契数列
接下来，我们编写一个Python脚本来实现斐波那契数列，并使用Redis来缓存结果。
import redis
# 连接到Redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
def fibonacci(n):
# 检查Redis中是否已经缓存了结果
cached_result = r.get(n)
if cached_result:
print(f"Cache hit for {n}")
return int(cached_result)
# 如果n小于等于1，直接返回n
if n <= 1:
result = n
else:
# 递归计算斐波那契数列
result = fibonacci(n-1) + fibonacci(n-2)
# 将结果存入Redis
r.set(n, result)
print(f"Cache miss for {n}, calculated result: {result}")
return result
# 测试
if __name__ == "__main__":
n = 10
print(f"Fibonacci({n}) = {fibonacci(n)}")
4. 运行脚本
运行上述脚本，你将看到类似以下的输出：
Cache miss for 0, calculated result: 0
Cache miss for 1, calculated result: 1
Cache miss for 2, calculated result: 1
Cache miss for 3, calculated result: 2
Cache miss for 4, calculated result: 3
Cache miss for 5, calculated result: 5
Cache miss for 6, calculated result: 8
Cache miss for 7, calculated result: 13
Cache miss for 8, calculated result: 21
Cache miss for 9, calculated result: 34
Cache miss for 10, calculated result: 55
Fibonacci(10) = 55
5. 解释
- Redis缓存：我们使用Redis来存储已经计算过的斐波那契数。每次计算前，我们首先检查Redis中是否已经存在该结果。如果存在，则直接返回缓存的结果，避免重复计算。
- 递归计算：如果Redis中没有缓存结果，则通过递归计算斐波那契数，并将结果存入Redis。
6. 性能优化
通过使用Redis缓存，我们可以显著减少重复计算的时间，尤其是在计算较大的斐波那契数时。
7. 总结
通过结合Redis和Python，我们实现了一个高效的斐波那契数列计算器。Redis的缓存机制帮助我们避免了重复计算，从而提高了性能。
import redis
r = redis.Redis(host='localhost', port=6379, db=0)
def f(n):
nr = r.get(n)
if nr is not None:
return int(nr)
res_n = 0
if n < 2:
res_n = n
else:
res_n = f(n-1) + f(n-2)
r.set(n, res_n)
return res_n
print(f(10))
これで完了です。