Trie와 Redis ZSET 비교: 키워드 자동완성 기능에 가장 효율적인 방법은?

Redis를 사용해서 검색어 자동 기능검색을 구현하려고 할때 두 가지 방법으로 구현이 가능하다. 단, 조건은 중간 단어 검색이 아닌 첫 글자를 기준으로 검색했을때를 기준으로 선정한 방법이다.

검색 엔진, 추천 시스템, 그리고 실시간 키워드 자동완성 기능은 사용자 경험(UX)을 크게 향상시킨다. 이러한 기능을 구현하기 위해 주로 사용되는 두 가지 접근법은 Trie 알고리즘과 Redis ZSET이다.

이 글에서는 Trie와 Redis ZSET을 비교하고, 키워드 자동완성 기능에 어떤 방법이 더 효율적인지 살펴본다.

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1. Trie 알고리즘이란?

Trie는 접두사 트리(Prefix Tree)라고 불리며, 문자열의 공통 접두사를 공유하는 자료구조다.

Trie의 주요 특징

• 접두사 검색에 최적화: 입력된 문자열의 접두사를 기준으로 탐색한다.
• O(n)의 시간 복잡도: n은 문자열 길이이며, 데이터 수와 무관하게 일정한 탐색 속도를 제공한다.
• 메모리 효율적: 공통 접두사를 공유해 중복 저장을 줄인다.

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2. Redis ZSET이란?

Redis ZSET은 점수(score)를 기준으로 정렬된 집합 데이터를 제공하는 Redis의 데이터 구조다.

Redis ZSET의 주요 특징

• 정렬된 검색: 데이터를 점수 순서로 정렬하며 빠르게 범위 검색을 수행한다.
• O(log N + k)의 시간 복잡도: N은 전체 데이터 개수, k는 반환될 결과의 개수다.
• 빈도 기반 추천: 점수를 활용하면 키워드의 빈도에 따라 정렬된 결과를 반환할 수 있다.

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3. Trie와 Redis ZSET 비교

비교 항목 Trie Redis ZSET

시간 복잡도	- 삽입: O(n) (n: 단어 길이)	- 삽입: O(log N) (N: ZSET 원소 수)
	- 검색: O(n)	- 검색: O(log N + k) (k: 반환 개수)
공간 복잡도	- 공통 접두사 노드를 공유해 효율적이다	- 모든 문자열을 별도로 저장하므로 메모리 사용이 크다
기능	- 접두사 기반 검색에 특화된다	- 정렬 및 빈도 기반 추천이 가능하다
데이터 구조	- 트리 형태	- 정렬된 집합 구조
적용 사례	- 빠른 접두사 검색 및 자동완성	- 빈도 기반 추천 및 정렬된 결과 반환

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4. Trie와 Redis ZSET, 어떤 방법이 더 효율적일까?

1. Trie는 접두사 검색에 특화된 구조다.
   • 검색 속도는 문자열 길이에 비례해 **O(n)**으로 매우 빠르다.
   • 공통 접두사를 공유하기 때문에 메모리 효율성도 높다.
   • 단, 빈도 정렬과 같은 추가 기능이 필요하다면 별도의 로직이 필요하다.
2. Redis ZSET은 정렬된 검색과 빈도 기반 추천에 유리하다.
   • 범위 검색을 지원해 키워드의 빈도나 순위를 기준으로 결과를 정렬해 반환할 수 있다.
   • 하지만 검색 성능은 **O(log N + k)**로 Trie에 비해 떨어질 수 있으며, 메모리 사용량이 상대적으로 크다.

 

접두사 검색만 필요한 경우라면 Trie가 가장 효율적이다. Trie는 문자열 길이에 비례하는 일정한 성능을 제공하며, 대규모 데이터에서도 빠르게 탐색할 수 있다.

반면, 정렬된 결과나 빈도 기반 추천 기능이 필요하다면 Redis ZSET이 더 적합하다. ZSET은 범위 검색과 점수를 활용해 다양한 조건의 검색 결과를 유연하게 반환할 수 있기 때문이다.

상황에 따라 Trie와 Redis ZSET을 적절히 선택해 사용하면, 더 효율적이고 최적화된 키워드 자동완성 시스템을 구축할 수 있다.