Redis与C实现的树状数据结构模型（redis 树状 c）

Redis（Remote Dictionary Server）是一个开源的 NoSQL 数据库，使用 ANSI C 编写，支持多种数据结构，包括字符串、哈希表、列表、集合、有序集合等。它以内存为主要存储方式，可以非常快速地存储和检索数据。在本文中，我们将介绍如何使用 Redis 和 C 语言实现一种常见的数据结构——树状结构。

树是一种常见的数据结构，它以分层的方式表示数据。它由一个根节点开始，每个节点可以有零个或多个子节点，直到没有子节点为止。每个节点都可以存储数据，这使得树非常适合表现层次结构的数据，例如目录结构或组织架构。在本文中，我们将使用 Redis 和 C 语言创建一个简单的文件系统，它可以使用树状结构来表示文件和目录。

我们需要定义一个节点结构体。每个节点将包括一个唯一标识符、一个节点类型（目录或文件）、父节点、子节点列表和一个值（如果节点是文件）。

typedef struct node {
    char *uuid;
    char *type;
    struct node *parent;
    struct node **children;
    int child_count;
    char *value;
} Node;

我们使用 UUID（通用唯一识别码）来唯一标识每个节点。UUID 是一个 128 位数字，它的唯一性保证了我们可以安全地使用它们作为结点标识符。type 字段表示结点类型。在我们的文件系统中，它将被设置为 file 或 directory。父节点指向当前节点的父节点，子节点列表是一个指向某个节点指针数组的指针，child_count 表示子节点的数量。如果节点是文件，则 value 字段将包含文件内容。

接下来，我们需要编写代码来创建树。我们将创建一个根节点作为文件系统的起点，然后添加目录和文件作为子节点。我们使用 Redis 作为我们的储存后端，所以我们需要使用 hiredis 进行 Redis 连接。

#include 
redisContext *redis;

int mn(void) {
    // connect to Redis
    redis = redisConnect("localhost", 6379);
    if(redis == NULL || redis->err) {
        printf("Error connecting to Redis: %s\n", redis->errstr);
        exit(1);
    }

    // create root node
    Node *root = create_node("0", "directory", NULL, NULL, 0, "");
    add_node(root);

    // create directories
    Node *dir1 = create_node("1", "directory", root, NULL, 0, "");
    add_node(dir1);

    Node *dir2 = create_node("2", "directory", root, NULL, 0, "");
    add_node(dir2);
    // create files
    Node *file1 = create_node("3", "file", root, NULL, 0, "Hello, world!");
    add_node(file1);

    Node *file2 = create_node("4", "file", dir1, NULL, 0, "This is file 2.");
    add_node(file2);
    return 0;
}

我们可以看到，我们首先连接到 Redis，创建一个根节点（其 uuid 为零），然后创建两个目录节点和两个文件节点。我们使用 add_node 函数将每个节点添加到树中。add_node 函数的实现如下：

void add_node(Node *node) {
    // serialize the node to JSON
    cJSON *json = cJSON_CreateObject();
    cJSON_AddStringToObject(json, "uuid", node->uuid);
    cJSON_AddStringToObject(json, "type", node->type);
    if(node->parent != NULL) {
        cJSON_AddStringToObject(json, "parent", node->parent->uuid);
    }
    if(node->child_count > 0) {
        cJSON *children = cJSON_CreateArray();
        for(int i = 0; i child_count; i++) {
            cJSON_AddItemToArray(children, cJSON_CreateString(node->children[i]->uuid));
        }
        cJSON_AddItemToObject(json, "children", children);
    }
    if(node->value != NULL) {
        cJSON_AddStringToObject(json, "value", node->value);
    }
    char *json_string = cJSON_Print(json);
    // add the node to Redis
    redisReply *reply = redisCommand(redis, "SET tree:%s '%s'", node->uuid, json_string);
    if(reply->type == REDIS_REPLY_ERROR) {
        printf("Error adding node to Redis: %s\n", reply->str);
        exit(1);
    }
    freeReplyObject(reply);

    // cleanup
    cJSON_Delete(json);
    free(json_string);
}

这里，我们使用 cJSON 库将节点序列化为 JSON。然后，我们使用 “SET” 命令将节点添加到 Redis。我们只需要使用 uuid 作为它的键。一旦 Redis 返回的响应类型为 REDIS_REPLY_ERROR，则函数将打印错误消息并退出。我们清理 cJSON 和 JSON 字符串的内存。

我们还需要实现一个函数来创建节点：

Node *create_node(char *uuid, char *type, Node *parent, Node **children, int child_count, char *value) {
    Node *node = malloc(sizeof(Node));
    node->uuid = strdup(uuid);
    node->type = strdup(type);
    node->parent = parent;
    node->children = children;
    node->child_count = child_count;
    node->value = strdup(value);
    return node;
}

这个函数使用 malloc 分配内存来分配一个新节点，然后使用 strdup 来分配每个字段（我们不希望更改现有字段，所以必须复制它们）。注意我们不传递子节点指针列表和文件内容。这是因为，当我们创建节点时，我们还没有创建子节点或文件内容。我们需要在稍后的时间添加它们。

我们还需要实现一个函数来检索节点：

Node *get_node(char *uuid) {
    // get the node from Redis
    redisReply *reply = redisCommand(redis, "GET tree:%s", uuid);
    if(reply->type == REDIS_REPLY_ERROR) {
        printf("Error getting node from Redis: %s\n", reply->str);
        exit(1);
    }
    cJSON *json = cJSON_Parse(reply->str);

    // deserialize the JSON to a Node
    Node *node = malloc(sizeof(Node));
    node->uuid = strdup(cJSON_GetObjectItem(json, "uuid")->valuestring);
    node->type = strdup(cJSON_GetObjectItem(json, "type")->valuestring);
    if(cJSON_GetObjectItem(json, "parent") != NULL) {
        node->parent = get_node(cJSON_GetObjectItem(json, "parent")->valuestring);
    }
    node->value = strdup(cJSON_GetObjectItem(json, "value")->valuestring);
    cJSON *children = cJSON_GetObjectItem(json, "children");
    if(children != NULL && cJSON_GetArraySize(children) > 0) {
        node->child_count = cJSON_GetArraySize(children);
        node->children = malloc(node->child_count * sizeof(Node *));
        cJSON *child = NULL;
        int i = 0;
        cJSON_ArrayForEach(child, children) {
            node->children[i++] = get_node(child->valuestring);
        }
    }
    // cleanup
    cJSON_Delete(json);
    freeReplyObject(reply);
    return node;
}

在这个函数中，我们首先将节点序列化为 JSON，并使用 “GET” 命令从 Redis 中获取节点的值。我们使用 cJSON 库将 JSON 反序列化为 Node 结构体。我们递归地获取每个子节点的父节点，为子节点构建 children[] 数组，并分配所有必要的内存。我们清理 cJSON 和 Redis 响应对象并返回节点。

在文件系统的实现中，我们还需要实现许多其他的函数，例如列出目录内容或更改文件内容。但是，在本文中，我们只介绍了如何使用 Redis 和 C 语言创建一个基本的树状结构模型。这个模型可以轻松扩展，因为 Redis 是一个可扩展的高性能数据储存服务，而 C 是一种快速且强大的编程语言。