阅读(4115) (14)

PostgreSQL ltree

2021-08-24 15:40:01 更新
F.21.1. 定义
F.21.2. 操作符和函数
F.21.3. 索引
F.21.4. 例子
F.21.5. 转换

这个模块实现了一种数据类型ltree用于表示存储在一个层次树状结构中的数据的标签。还提供了在标签树中搜索的扩展功能。

这个模块被视为trusted,也就是说,它可以是由拥有CREATE特权的非超级用户安装在当前数据库上。

F.21.1. 定义

一个标签是一个字母数字字符和下划线的序列(例如,在 C 区域中允许字符A-Za-z0-9_)。 标签长度必须少于 256 字符。

例子: 42, Personal_Services

一个标签路径是由点号分隔的零个或者更多个标签的序列,例如L1.L2.L3,它表示一个从层次树的根到一个特定节点的路径。 一个标签路径的长度不能超过65535标签。

例子:Top.Countries.Europe.Russia

ltree模块提供多种数据类型:

  • ltree存储一个标签路径。

  • lquery表示一个用于匹配ltree值的类正则表达式的模式。一个简单词匹配一个路径中的那个标签。 一个星号(*)匹配零个或更多个标签。它们可以用点连接起来,以形成一个必须匹配整个标签路径的模式。例如:

    foo         正好匹配标签路径foo
    *.foo.*     匹配任何包含标签foo的标签路径
    *.foo       匹配任何最后一个标签是foo的标签路径
    

    星号和简单词都可以被限定来限制它能匹配多少标签:

    *{n}        匹配正好n个标签
    *{n,}       匹配至少n个标签
    *{n,m}      匹配至少n个但是最多m个标签
    *{,m}       匹配最多m个标签 — 与*{0,m}相同 
    foo{n,m}    匹配至少 n 但是不超过 m 并发的 foo
    foo{,}      匹配任何数量的并发的 foo, 包括零
    

    在缺乏任何显式量词的情况下,星号的默认值是匹配任意数量的标签(也就是{,}),而非星号项的默认值是只匹配一次(也就是{1})。

    有几个修饰符可以放在一个非星号的lquery项的末尾,使它能匹配除了精确匹配之外更多的匹配:

    @           不区分大小写匹配,例如a@匹配A
    *           匹配带此前缀的任何标签,例如foo*匹配foobar
    %           匹配开头以下划线分隔的词
    

    %的行为有点复杂。它尝试匹配词而不是整个标签。例如,foo_bar%匹配foo_bar_baz但是不匹配foo_barbaz。如果和*组合,前缀匹配可以单独应用于每一个词,例如foo_bar%*匹配 foo1_bar2_baz但不匹配foo1_br2_baz

    此外,你可以写多个带有|(OR)的可能改过的非星号项目来匹配那些项目中的任何一个(或几个),并且你可以在非星号组最前面放上!(NOT)来匹配任何不匹配那些分支的标签。 量词,若有的话,位于组的末尾;它意味着作为一个整体的组的一些匹配(也就是说,一些匹配或不匹配任何替代的标签)。

    这里是一个lquery的例子:

    Top.*{0,2}.sport*@.!football|tennis{1,}.Russ*|Spain
    a.  b.     c.      d.                   e.
    

    这个查询将匹配任何这样的标签路径:

    1. 开始于标签Top

    2. 并且接着具有 0 到 2 个标签

    3. 之后是一个开始于大小写无关的前缀sport的标签

    4. 然后有一个或多个标签,没有匹配footballtennis

    5. 并且结尾是一个开始于Russ的标签,或者完全匹配Spain的标签。

  • ltxtquery表示一种用于匹配ltree值的类全文搜索的模式。一个ltxtquery值包含词,也可能在末尾带有修饰符@*%,修饰符具有和lquery中相同的含义。词可以用 &(AND)、|(OR)、!(NOT)以及圆括号组合。lqueryltxtquery的关键区别是前者匹配词时不考虑它们在标签路径中的位置。

    这是一个ltxtquery的例子:

    Europe & Russia*@ & !Transportation
    

    这将匹配包含标签Europe以及任何以Russia开始(大小写不敏感)的标签的路径,但是不匹配包含标签Transportation的路径。这些词在路径中的位置并不重要。还有,当使用%时,该次可以与一个标签中任何下划线分隔的词匹配,而不管它们的位置如何。

注意:ltxtquery允许符号之间的空白,但是ltreelquery不允许。

F.21.2. 操作符和函数

类型ltree有普通比较操作符 =<><><=>=。 比较会按照树遍历的顺序排序,一个节点的子女按照标签文本排序。另外,还有 表 F.13中显示的特殊操作符。

表 F.13. ltree 操作符

操作符

描述

ltree @> ltreeboolean

左参数是右参数(或相等)的祖先么?

ltree <@ ltreeboolean

左参数是右参数(或相等)的后代么?

ltree ~ lqueryboolean

lquery ~ ltreeboolean

ltree 匹配 lquery么?

ltree ? lquery[]boolean

lquery[] ? ltreeboolean

ltree 在数组中匹配任何 lquery 么?

ltree @ ltxtqueryboolean

ltxtquery @ ltreeboolean

ltree 匹配 ltxtquery么?

ltree || ltreeltree

连接 ltree 路径。

ltree || textltree

text || ltreeltree

把文本转换为 ltree 并连接。

ltree[] @> ltreeboolean

ltree <@ ltree[]boolean

数组中包含一个 ltree的祖先么?

ltree[] <@ ltreeboolean

ltree @> ltree[]boolean

数组中包含一个 ltree的后代么?

ltree[] ~ lqueryboolean

lquery ~ ltree[]boolean

数组中包含匹配 lquery的任何路径么?

ltree[] ? lquery[]boolean

lquery[] ? ltree[]boolean

Does ltree 数组中包含匹配任何lquery的任何路径么?

ltree[] @ ltxtqueryboolean

ltxtquery @ ltree[]boolean

数组中包含匹配ltxtquery的任何路径么?

ltree[] ?@> ltreeltree

返回作为ltree祖先的第一个数组条目,如果没有则返回NULL

ltree[] ?<@ ltreeltree

返回作为ltree后代的第一个数组条目,如果没有则返回NULL

ltree[] ?~ lqueryltree

返回匹配lquery的第一个数组条目,如果没有,则返回NULL

ltree[] ?@ ltxtqueryltree

返回匹配ltxtquery的第一个数组条目,如果没有,则返回NULL


操作符<@@>@以及~有类似的、 ^<@^@>^@^~,只是它们不适用索引。它们只对测试目的有用。

可用的函数在表 F.14中。

表 F.14. ltree 函数

函数

描述

例子

subltree ( ltree, start integer, end integer ) → ltree

返回从位置start到位置end-1的ltree的子路径(从0开始计数)。

subltree('Top.Child1.Child2', 1, 2)Child1

subpath ( ltree, offset integer, len integer ) → ltree

返回从位置offset开始的ltree的子路径,长度为len。 如果offset为负,则子路径从距离路径终点的远端开始。如果len为负,将许多标签留在路径的末尾。

subpath('Top.Child1.Child2', 0, 2)Top.Child1

subpath ( ltree, offset integer ) → ltree

返回从位置offset开始的ltree的子路径,扩展到路径的结束。 如果offset为负,则子路径从距离路径终点的远端开始。

subpath('Top.Child1.Child2', 1)Child1.Child2

nlevel ( ltree ) → integer

返回路径中标签的数量。

nlevel('Top.Child1.Child2')3

index ( a ltree, b ltree ) → integer

返回ba中第一次出现的位置,如果没有发现则返回-1。

index('0.1.2.3.5.4.5.6.8.5.6.8', '5.6')6

index ( a ltree, b ltree, offset integer ) → integer

返回ba中第一次出现的位置,如果没有发现则返回-1。 搜索从位置offset开始;负的offset是指从路径的末端开始的-offset标签。

index('0.1.2.3.5.4.5.6.8.5.6.8', '5.6', -4)9

text2ltree ( text ) → ltree

转换 textltree

ltree2text ( ltree ) → text

转换 ltreetext

lca ( ltree [, ltree [, ... ]] ) → ltree

计算路径的最长公共祖先(最多可支持8个参数)。

lca('1.2.3', '1.2.3.4.5.6')1.2

lca ( ltree[] ) → ltree

计算数组中的路径的最长公共祖先。

lca(array['1.2.3'::ltree,'1.2.3.4'])1.2


F.21.3. 索引

ltree支持一些能加速上述操作符的索引类型:

  • ltree上的 B-树索引: <<==>=>

  • ltree 之上的GiST索引(gist_ltree_ops opclass): <<==>=>@><@@~?

    gist_ltree_ops GiST opclass将一组路径标签近似计算为位图签名。 它的可选整数参数siglen决定了签名的字节长度。默认签名长度为8字节。 签名长度的有效值在1到2024字节之间。更长的签名将导致更精确的搜索(扫描更小的索引部分和更少的堆页),但代价是更大的索引。

    创建默认签名长度为8字节的索引的例子:

    CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path);
    

    创建签名长度为100字节的索引的例子:

    CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path gist_ltree_ops(siglen=100));
    
  • ltree[] 之上的GiST索引(gist__ltree_ops opclass): ltree[] <@ ltreeltree @> ltree[]@~?

    gist__ltree_ops GiST opclass 的工作类似于gist_ltree_ops 并且也使用签名长度作为参数。 gist__ltree_ops中的siglen的默认值为28字节。

    创建这样一个默认签名长度为28字节的索引的例子:

    CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (array_path);
    

    创建这样一个签名长度为100字节的索引的例子:

    CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (array_path gist__ltree_ops(siglen=100));
    

    注意:这种索引类型是有损的。

F.21.4. 例子

这个例子使用下列数据(在源代码发布的contrib/ltree/ltreetest.sql文件中也有):

CREATE TABLE test (path ltree);
INSERT INTO test VALUES ('Top');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Science');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Science.Astronomy');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Science.Astronomy.Astrophysics');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Science.Astronomy.Cosmology');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Hobbies');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Hobbies.Amateurs_Astronomy');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections.Pictures');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections.Pictures.Astronomy');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections.Pictures.Astronomy.Stars');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections.Pictures.Astronomy.Galaxies');
INSERT INTO test VALUES ('Top.Collections.Pictures.Astronomy.Astronauts');
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path);
CREATE INDEX path_idx ON test USING BTREE (path);

现在,我们有一个表test,它被填充了描述下列层次的数据:

                        Top
                     /   |  \
             Science Hobbies Collections
                 /       |              \
        Astronomy   Amateurs_Astronomy Pictures
           /  \                            |
Astrophysics  Cosmology                Astronomy
                                        /  |    \
                                 Galaxies Stars Astronauts

我们可以做继承:

ltreetest=> SELECT path FROM test WHERE path <@ 'Top.Science';
                path
------------------------------------
 Top.Science
 Top.Science.Astronomy
 Top.Science.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Astronomy.Cosmology
(4 rows)

这里是一些路径匹配的例子:

ltreetest=> SELECT path FROM test WHERE path ~ '*.Astronomy.*';
                     path
-----------------------------------------------
 Top.Science.Astronomy
 Top.Science.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Astronomy.Cosmology
 Top.Collections.Pictures.Astronomy
 Top.Collections.Pictures.Astronomy.Stars
 Top.Collections.Pictures.Astronomy.Galaxies
 Top.Collections.Pictures.Astronomy.Astronauts
(7 rows)

ltreetest=> SELECT path FROM test WHERE path ~ '*.!pictures@.Astronomy.*';
                path
------------------------------------
 Top.Science.Astronomy
 Top.Science.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Astronomy.Cosmology
(3 rows)

这里是一些全文搜索的例子:

ltreetest=> SELECT path FROM test WHERE path @ 'Astro*% & !pictures@';
                path
------------------------------------
 Top.Science.Astronomy
 Top.Science.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Astronomy.Cosmology
 Top.Hobbies.Amateurs_Astronomy
(4 rows)

ltreetest=> SELECT path FROM test WHERE path @ 'Astro* & !pictures@';
                path
------------------------------------
 Top.Science.Astronomy
 Top.Science.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Astronomy.Cosmology
(3 rows)

使用函数的路径构建:

ltreetest=> SELECT subpath(path,0,2)||'Space'||subpath(path,2) FROM test WHERE path <@ 'Top.Science.Astronomy';
                 ?column?
------------------------------------------
 Top.Science.Space.Astronomy
 Top.Science.Space.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Space.Astronomy.Cosmology
(3 rows)

我们可以通过常见一个在路径中指定位置插入标签的 SQL 函数来简化:

CREATE FUNCTION ins_label(ltree, int, text) RETURNS ltree
    AS 'select subpath($1,0,$2) || $3 || subpath($1,$2);'
    LANGUAGE SQL IMMUTABLE;

ltreetest=> SELECT ins_label(path,2,'Space') FROM test WHERE path <@ 'Top.Science.Astronomy';
                ins_label
------------------------------------------
 Top.Science.Space.Astronomy
 Top.Science.Space.Astronomy.Astrophysics
 Top.Science.Space.Astronomy.Cosmology
(3 rows)

F.21.5. 转换

有一些额外的扩展为 PL/Python 实现了ltree类型的转换。 这些扩展是ltree_plpythonultree_plpython2u 以及ltree_plpython3u(PL/Python 命名习惯请见 第 45.1 节)。如果安装了这些转换并且在 创建函数时指定了它们,ltree值会被映射为 Python 列表( 不过,当前并不支持逆向的转换)。

小心

强烈建议转换扩展安装在与ltree相同的模式中。否则,如果转换扩展的模式包含恶意用户定义的对象,就会存在安装时的安全隐患。