面试题：Redis 中的 Geo 数据结构是什么？

Redis 的 Geo 数据结构是一种基于 Sorted Set（有序集合）实现的地理位置存储和查询功能。它允许存储经纬度坐标，并支持计算两个位置之间的距离、查找某个位置附近的其他位置等操作。Geo 数据结构在 Redis 3.2 版本中引入，常用于地理位置相关的应用场景，如附近的人、附近的商店、打车软件等。

1. Geo 数据结构的底层实现

Geo 数据结构的底层是基于 Redis 的 Sorted Set（有序集合）实现的。每个地理位置被存储为一个有序集合的成员（member），其分数（score）是一个经过编码的经纬度值（使用 Geohash 算法编码）。

Geohash 是一种将二维的经纬度坐标编码为一维字符串的算法，便于存储和计算。
由于 Geo 是基于 Sorted Set 实现的，因此它继承了 Sorted Set 的所有特性，如高效的插入、删除和范围查询。

2. Geo 数据结构的主要命令

Redis 提供了一系列命令来操作 Geo 数据结构：

（1）添加地理位置

GEOADD key longitude latitude member [longitude latitude member ...]
将一个或多个地理位置（经度、纬度、名称）添加到指定的键中。示例：GEOADD cities 13.361389 38.115556 "Palermo" 15.087269 37.502669 "Catania"

（2）获取地理位置

GEOPOS key member [member ...]
返回一个或多个成员的经纬度坐标。
示例：GEOPOS cities "Palermo"
输出：
```
1) 1) "13.36138933897018433"
   2) "38.11555639549629859"
```

（3）计算两个位置之间的距离

GEODIST key member1 member2 [unit]
计算两个成员之间的距离，支持的单位包括：
- m（米，默认）km（千米）mi（英里）ft（英尺）
示例：GEODIST cities "Palermo" "Catania" km
输出："166.2742"

（4）查找附近的位置

GEORADIUS key longitude latitude radius unit [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC]
查找指定经纬度坐标附近的其他成员。
示例：GEORADIUS cities 15 37 200 km WITHDIST
输出：
```
1) 1) "Catania"
   2) "56.4413"
2) 1) "Palermo"
   2) "190.4424"
```
GEORADIUSBYMEMBER key member radius unit [WITHCOORD] [WITHDIST] [WITHHASH] [COUNT count] [ASC|DESC]
查找指定成员附近的其他成员。
示例：GEORADIUSBYMEMBER cities "Palermo" 200 km WITHDIST

（5）获取 Geohash 值

GEOHASH key member [member ...]
返回一个或多个成员的 Geohash 值。
示例：GEOHASH cities "Palermo"
输出：1) "sqc8b49rny0"

3. Geo 数据结构的应用场景

Geo 数据结构非常适合以下场景：

附近的人：查找某个用户附近的其他用户。
附近的商店：查找用户当前位置附近的商店或服务点。
打车软件：查找附近的司机或乘客。
物流配送：计算配送点之间的距离，优化配送路线。

4. Geo 数据结构的性能

由于 Geo 是基于 Sorted Set 实现的，它的性能与 Sorted Set 类似：

插入和删除：时间复杂度为 O(log N)，N 是成员数量。
查询：
- GEORADIUS 和 GEORADIUSBYMEMBER 的时间复杂度为 O(log N + M)，其中 N 是成员数量，M 是返回的成员数量。
- GEODIST 和 GEOPOS 的时间复杂度为 O(log N)。

5. 示例代码（Java 使用 Jedis）

以下是一个使用 Jedis 操作 Geo 数据结构的示例：

import redis.clients.jedis.Jedis;
import redis.clients.jedis.GeoCoordinate;
import redis.clients.jedis.resps.GeoRadiusResponse;

import java.util.List;

public class GeoExample {
    public static void main(String[] args) {
        Jedis jedis = new Jedis("localhost", 6379);

        // 添加地理位置
        jedis.geoadd("cities", 13.361389, 38.115556, "Palermo");
        jedis.geoadd("cities", 15.087269, 37.502669, "Catania");

        // 获取地理位置
        List<GeoCoordinate> positions = jedis.geopos("cities", "Palermo");
        System.out.println("Palermo 的坐标: " + positions);

        // 计算两个位置之间的距离
        Double distance = jedis.geodist("cities", "Palermo", "Catania", "km");
        System.out.println("Palermo 和 Catania 之间的距离: " + distance + " km");

        // 查找附近的位置
        List<GeoRadiusResponse> nearbyCities = jedis.georadius("cities", 15, 37, 200, "km");
        System.out.println("附近的城市: " + nearbyCities);

        jedis.close();
    }
}