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在PostgreSQL中使用ltree处理层次结构数据的方法

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什么是ltree? 为什么选择ltree? 初始数据 概述

在本文中,我们将学习如何使用 PostgreSQL 的 ltree 模块,该模块允许以分层的树状结构存储数据。

 

什么是ltree?

Ltree是PostgreSQL模块。它实现了一种数据类型ltree,用于表示存储在分层树状结构中的数据的标签。提供了用于搜索标签树的广泛工具。

 

为什么选择ltree?

ltree实现了一个物化路径,对于INSERT / UPDATE / DELETE来说非常快,而对于SELECT操作则较快 通常,它比使用经常需要重新计算分支的递归CTE或递归函数要快 如内置的查询语法和专门用于查询和导航树的运算符 索引!!!

 

初始数据

首先,您应该在数据库中启用扩展。您可以通过以下命令执行此操作:

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CREATE EXTENSION ltree;

让我们创建表并向其中添加一些数据:

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CREATE TABLE comments (user_id integer , description text, path ltree);

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 1, md5(random()::text), '0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 2, md5(random()::text), '0001.0001.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 2, md5(random()::text), '0001.0001.0001.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 1, md5(random()::text), '0001.0001.0001.0002' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 5, md5(random()::text), '0001.0001.0001.0003' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 6, md5(random()::text), '0001.0002' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 6, md5(random()::text), '0001.0002.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 6, md5(random()::text), '0001.0003' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 8, md5(random()::text), '0001.0003.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 9, md5(random()::text), '0001.0003.0002' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 11, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 2, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 5, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0003' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 7, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0001' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 20, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0002' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 31, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0003' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 22, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0004' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 34, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0005' );

INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 22, md5(random()::text), '0001.0003.0002.0002.0006' );

另外,我们应该添加一些索引:

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CREATE INDEX path_gist_comments_idx ON comments USING GIST(path);

CREATE INDEX path_comments_idx ON comments USING btree(path);

正如您看到的那样,我建立comments表时带有path字段,该字段包含该表的tree全部路径。如您所见,对于树分隔符,我使用4个数字和点。

让我们在commenets表中找到path以‘0001.0003'的记录:

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$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path <@ '0001.0003' ;

  user_id |   path

---------+--------------------------

   6 | 0001.0003

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   5 | 0001.0003.0002.0003

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

(12 rows )

让我们通过EXPLAIN命令检查这个SQL:

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$ EXPLAIN ANALYZE SELECT user_id, path FROM comments WHERE path <@ '0001.0003' ;

             QUERY PLAN

----------------------------------------------------------------------------------------------------

  Seq Scan on comments (cost=0.00..1.24 rows =2 width=38) (actual time =0.013..0.017 rows =12 loops=1)

  Filter: (path <@ '0001.0003' ::ltree)

  Rows Removed by Filter: 7

  Total runtime: 0.038 ms

(4 rows )

让我们禁用seq scan进行测试:

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$ SET enable_seqscan= false ;

SET

$ EXPLAIN ANALYZE SELECT user_id, path FROM comments WHERE path <@ '0001.0003' ;

                QUERY PLAN

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

  Index Scan using path_gist_comments_idx on comments (cost=0.00..8.29 rows =2 width=38) (actual time =0.023..0.034 rows =12 loops=1)

  Index Cond: (path <@ '0001.0003' ::ltree)

  Total runtime: 0.076 ms

(3 rows )

现在SQL慢了,但是能看到SQL是怎么使用index的。
第一个SQL语句使用了sequence scan,因为在表中没有太多的数据。

我们可以将select [path <@ ‘0001.0003'] 换种实现方法:

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$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.0003.*' ;

user_id |   path

---------+--------------------------

   6 | 0001.0003

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   5 | 0001.0003.0002.0003

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

(12 rows )

你不应该忘记数据的顺序,如下的例子:

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$ INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 9, md5(random()::text), '0001.0003.0001.0001' );

$ INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 9, md5(random()::text), '0001.0003.0001.0002' );

$ INSERT INTO comments (user_id, description, path) VALUES ( 9, md5(random()::text), '0001.0003.0001.0003' );

$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.0003.*' ;

user_id |   path

---------+--------------------------

   6 | 0001.0003

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   5 | 0001.0003.0002.0003

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

   9 | 0001.0003.0001.0001

   9 | 0001.0003.0001.0002

   9 | 0001.0003.0001.0003

(15 rows )

现在进行排序:

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$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.0003.*' ORDER by path;

  user_id |   path

---------+--------------------------

   6 | 0001.0003

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0001.0001

   9 | 0001.0003.0001.0002

   9 | 0001.0003.0001.0003

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

   5 | 0001.0003.0002.0003

(15 rows )

可以在lquery的非星号标签的末尾添加几个修饰符,以使其比完全匹配更匹配:
[ @]-不区分大小写匹配,例如a @匹配A
[ *]-匹配任何带有该前缀的标签,例如foo *匹配foobar
[%]-匹配以下划线开头的单词

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$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.*{1,2}.0001|0002.*' ORDER by path;

  user_id |   path

---------+--------------------------

   2 | 0001.0001.0001

   2 | 0001.0001.0001.0001

   1 | 0001.0001.0001.0002

   5 | 0001.0001.0001.0003

   6 | 0001.0002.0001

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0001.0001

   9 | 0001.0003.0001.0002

   9 | 0001.0003.0001.0003

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

   5 | 0001.0003.0002.0003

(19 rows )

我们来为parent ‘0001.0003'找到所有直接的childrens,见下:

?

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5

6

$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.0003.*{1}' ORDER by path;

  user_id |  path

---------+----------------

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0002

(2 rows )

为parent ‘0001.0003'找到所有的childrens,见下:

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$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path ~ '0001.0003.*' ORDER by path;

  user_id |   path

---------+--------------------------

   6 | 0001.0003

   8 | 0001.0003.0001

   9 | 0001.0003.0001.0001

   9 | 0001.0003.0001.0002

   9 | 0001.0003.0001.0003

   9 | 0001.0003.0002

   11 | 0001.0003.0002.0001

   2 | 0001.0003.0002.0002

   7 | 0001.0003.0002.0002.0001

   20 | 0001.0003.0002.0002.0002

   31 | 0001.0003.0002.0002.0003

   22 | 0001.0003.0002.0002.0004

   34 | 0001.0003.0002.0002.0005

   22 | 0001.0003.0002.0002.0006

   5 | 0001.0003.0002.0003

(15 rows )

为children ‘0001.0003.0002.0002.0005'找到parent:

?

1

2

3

4

5

$ SELECT user_id, path FROM comments WHERE path = subpath( '0001.0003.0002.0002.0005' , 0, -1) ORDER by path;

  user_id |  path

---------+---------------------

   2 | 0001.0003.0002.0002

(1 row)

如果你的路径不是唯一的,你会得到多条记录。

 

概述

可以看出,使用ltree的物化路径非常简单。在本文中,我没有列出ltree的所有可能用法。它不被视为全文搜索问题ltxtquery。但是您可以在PostgreSQL官方文档( http://www.postgresql.org/docs/current/static/ltree.html )中找到它。

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原文链接:https://blog.csdn.net/weixin_46199817/article/details/114819040

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