9.3. Математические функции и операторы #

Математические операторы определены для множества типов Postgres Pro. Как работают эти операции с типами, для которых нет стандартных соглашений о математических действиях (например, с типами даты/времени), мы опишем в последующих разделах.

В Таблице 9.4 показаны математические операторы, реализованные для стандартных числовых типов. Если не отмечено обратное, операторы, принимающие числовой_тип, работают с типами smallint, integer, bigint, numeric, real и double precision. Операторы, принимающие целочисленный_тип, работают с типами smallint, integer и bigint. За исключением явно отмеченных случаев, все разновидности операторов возвращают такой же тип данных, который имеет их аргумент (или их аргументы). Вызовы с неодинаковыми типами аргументов, например integer + numeric, разрешаются в пользу типа, оказавшегося последним в определённых выше списках.

Таблица 9.4. Математические операторы

Оператор

Описание

Пример(ы)

числовой_тип + числовой_типчисловой_тип

Сложение

2 + 35

+ числовой_типчисловой_тип

Унарный плюс (нет операции)

+ 3.53.5

числовой_тип - числовой_типчисловой_тип

Вычитание

2 - 3-1

- числовой_типчисловой_тип

Смена знака

- (-4)4

числовой_тип * числовой_типчисловой_тип

Умножение

2 * 36

числовой_тип / числовой_типчисловой_тип

Деление (при делении целочисленных типов результат округляется в направлении нуля)

5.0 / 22.5000000000000000

5 / 22

(-5) / 2-2

числовой_тип % числовой_типчисловой_тип

Остаток от деления; имеется для типов smallint, integer, bigint и numeric

5 % 41

numeric ^ numericnumeric

double precision ^ double precisiondouble precision

Возведение в степень

2 ^ 38

В отличие от принятого в математике порядка, ^ по умолчанию вычисляется слева направо

2 ^ 3 ^ 3512

2 ^ (3 ^ 3)134217728

|/ double precisiondouble precision

Квадратный корень

|/ 25.05

||/ double precisiondouble precision

Кубический корень

||/ 64.04

@ числовой_типчисловой_тип

Абсолютное значение

@ -5.05.0

целочисленный_тип & целочисленный_типцелочисленный_тип

Битовое И

91 & 1511

целочисленный_тип | целочисленный_типцелочисленный_тип

Битовое ИЛИ

32 | 335

целочисленный_тип # целочисленный_типцелочисленный_тип

Битовое исключающее ИЛИ

17 # 520

~ целочисленный_типцелочисленный_тип

Битовое НЕ

~1-2

целочисленный_тип << integerцелочисленный_тип

Битовый сдвиг влево

1 << 416

целочисленный_тип >> integerцелочисленный_тип

Битовый сдвиг вправо

8 >> 22


В Таблице 9.5 перечислены все существующие математические функции. Многие из этих функций имеют несколько форм с разными типами аргументов. За исключением случаев, где это указано явно, все разновидности функций возвращают тот же тип данных, который имеет их аргумент (или аргументы); вызовы с неодинаковыми типами разрешаются по тому же принципу, что был описан выше для операторов. Функции, работающие с данными double precision, в массе своей используют реализации из системных библиотек сервера, поэтому точность и поведение в граничных случаях может зависеть от системы сервера.

Таблица 9.5. Математические функции

Функция

Описание

Пример(ы)

abs ( числовой_тип ) → числовой_тип

Абсолютное значение

abs(-17.4)17.4

cbrt ( double precision ) → double precision

Кубический корень

cbrt(64.0)4

ceil ( numeric ) → numeric

ceil ( double precision ) → double precision

Ближайшее целое, большее или равное аргументу

ceil(42.2)43

ceil(-42.8)-42

ceiling ( numeric ) → numeric

ceiling ( double precision ) → double precision

Ближайшее целое, большее или равное аргументу (равнозначно ceil)

ceiling(95.3)96

degrees ( double precision ) → double precision

Преобразование радианов в градусы

degrees(0.5)28.64788975654116

div ( y numeric, x numeric ) → numeric

Целочисленный результат y/x (округлённый в направлении нуля)

div(9, 4)2

erf ( double precision ) → double precision

Функция ошибок

erf(1.0)0.8427007929497149

erfc ( double precision ) → double precision

Дополнительная функция ошибок (1 - erf(x), без потери точности при передаче больших входных данных)

erfc(1.0)0.15729920705028513

exp ( numeric ) → numeric

exp ( double precision ) → double precision

Экспонента (e возводится в заданную степень)

exp(1.0)2.7182818284590452

factorial ( bigint ) → numeric

Факториал

factorial(5)120

floor ( numeric ) → numeric

floor ( double precision ) → double precision

Ближайшее целое, меньшее или равное аргументу

floor(42.8)42

floor(-42.8)-43

gcd ( числовой_тип, числовой_тип ) → числовой_тип

Наибольший общий делитель (наибольшее положительное целое, на которое оба аргумента делятся без остатка); 0, если оба аргумента нулевые; имеется для типов integer, bigint и numeric

gcd(1071, 462)21

lcm ( числовой_тип, числовой_тип ) → числовой_тип

Наименьшее общее кратное (наименьшее строго положительное число, которое делится нацело на оба аргумента); 0, если оба аргумента нулевые; имеется для типов integer, bigint и numeric

lcm(1071, 462)23562

ln ( numeric ) → numeric

ln ( double precision ) → double precision

Натуральный логарифм

ln(2.0)0.6931471805599453

log ( numeric ) → numeric

log ( double precision ) → double precision

Логарифм по основанию 10

log(100)2

log10 ( numeric ) → numeric

log10 ( double precision ) → double precision

Логарифм по основанию 10 (то же, что и log)

log10(1000)3

log ( b numeric, x numeric ) → numeric

Логарифм x по основанию b

log(2.0, 64.0)6.0000000000000000

min_scale ( numeric ) → integer

Минимальный масштаб (число цифр в дробной части), необходимый для точного представления заданного значения

min_scale(8.4100)2

mod ( y числовой_тип, x числовой_тип ) → числовой_тип

Остаток от деления y/x; имеется для типов smallint, integer, bigint и numeric

mod(9, 4)1

pi ( ) → double precision

Приближённое значение π

pi()3.141592653589793

power ( a numeric, b numeric ) → numeric

power ( a double precision, b double precision ) → double precision

a возводится в степень b

power(9, 3)729

radians ( double precision ) → double precision

Преобразование градусов в радианы

radians(45.0)0.7853981633974483

round ( numeric ) → numeric

round ( double precision ) → double precision

Округляет до ближайшего целого числа. Для numeric половина (.5) округляется до одного по модулю. Для double precision результат округления половины зависит от платформы (обычно выполняется «округление до ближайшего чётного»).

round(42.4)42

round ( v numeric, s integer ) → numeric

Округление v до s десятичных знаков. Половина (.5) округляется до 1 по модулю.

round(42.4382, 2)42.44

round(1234.56, -1)1230

scale ( numeric ) → integer

Масштаб аргумента (число десятичных цифр в дробной части)

scale(8.4100)4

sign ( numeric ) → numeric

sign ( double precision ) → double precision

Знак аргумента (-1, 0 или +1)

sign(-8.4)-1

sqrt ( numeric ) → numeric

sqrt ( double precision ) → double precision

Квадратный корень

sqrt(2)1.4142135623730951

trim_scale ( numeric ) → numeric

Сокращает масштаб значения (число цифр в дробной части), убирая конечные нули

trim_scale(8.4100)8.41

trunc ( numeric ) → numeric

trunc ( double precision ) → double precision

Усечение до целого (в направлении нуля)

trunc(42.8)42

trunc(-42.8)-42

trunc ( v numeric, s integer ) → numeric

Усечение v до s десятичных знаков

trunc(42.4382, 2)42.43

width_bucket ( operand numeric, low numeric, high numeric, count integer ) → integer

width_bucket ( operand double precision, low double precision, high double precision, count integer ) → integer

Возвращает номер группы, в которую попадёт operand в гистограмме с числом групп count равного размера, в диапазоне от low до high. Группы определяются нижними границами (включая значения на границе) и верхними границами (без значений на границе). Результатом будет 0, если операнд лежит левее значения low, и count+1, если значение больше значения high или равно ему. При сценарии low > high ситуация будет обратная, и группа 1 теперь будет ниже значения low, и включаться будут пограничные значения начиная с верхних.

width_bucket(5.35, 0.024, 10.06, 5)3

width_bucket(9, 10, 0, 10)2

width_bucket ( operand anycompatible, thresholds anycompatiblearray ) → integer

Возвращает номер группы, в которую попадёт operand (группы определяются нижними границами, включающими пограничные значения, передаваемыми в thresholds). Результатом будет 0, если операнд оказывается левее нижней границы. Аргумент operand и элементы массива могут быть любого типа, для которого определены стандартные операторы сравнения. Массив thresholds должен быть отсортирован по возрастанию, иначе будут получены неожиданные результаты.

width_bucket(now(), array['yesterday', 'today', 'tomorrow']::timestamptz[])2


В Таблице 9.6 перечислены все функции для генерации случайных чисел.

Таблица 9.6. Случайные функции

Функция

Описание

Пример(ы)

random ( ) → double precision

Возвращает случайное число в диапазоне 0.0 <= x < 1.0

random()0.897124072839091

random_normal ( [mean double precision [, stddev double precision]] ) → double precision

Возвращает случайное значение нормального распределения с заданными параметрами. По умолчанию для mean установлено значение 0.0, а для stddev — 1.0.

random_normal(0.0, 1.0)0.051285419

setseed ( double precision ) → void

Задаёт отправную точку для последующих вызовов random() и random_normal(); аргументом может быть число от -1.0 до 1.0, включая границы

setseed(0.12345)


Функция random() использует детерминированный генератор псевдослучайных чисел. Она работает быстро, но не подходит для криптографических приложений; более безопасная альтернатива имеется в модуле pgcrypto. Если воспользоваться функцией setseed() и вызывать её с одним и тем же аргументом, в текущем сеансе можно получать повторяющиеся последовательности результатов random(). Если функция setseed() до этого не вызывалась в текущем сеансе, при первом вызове random() затравка будет получена из платформозависимого источника случайных чисел. Эти замечания справедливы и для random_normal().

В Таблице 9.7 перечислены все имеющиеся тригонометрические функции. У каждой функции имеются две вариации: одна измеряет углы в радианах, а вторая — в градусах.

Таблица 9.7. Тригонометрические функции

Функция

Описание

Пример(ы)

acos ( double precision ) → double precision

Арккосинус в радианах

acos(1)0

acosd ( double precision ) → double precision

Арккосинус в градусах

acosd(0.5)60

asin ( double precision ) → double precision

Арксинус в радианах

asin(1)1.5707963267948966

asind ( double precision ) → double precision

Арксинус в градусах

asind(0.5)30

atan ( double precision ) → double precision

Арктангенс в радианах

atan(1)0.7853981633974483

atand ( double precision ) → double precision

Арктангенс в градусах

atand(1)45

atan2 ( y double precision, x double precision ) → double precision

Арктангенс отношения y/x в радианах

atan2(1, 0)1.5707963267948966

atan2d ( y double precision, x double precision ) → double precision

Арктангенс отношения y/x в градусах

atan2d(1, 0)90

cos ( double precision ) → double precision

Косинус угла в радианах

cos(0)1

cosd ( double precision ) → double precision

Косинус угла в градусах

cosd(60)0.5

cot ( double precision ) → double precision

Котангенс угла в радианах

cot(0.5)1.830487721712452

cotd ( double precision ) → double precision

Котангенс угла в градусах

cotd(45)1

sin ( double precision ) → double precision

Синус угла в радианах

sin(1)0.8414709848078965

sind ( double precision ) → double precision

Синус угла в градусах

sind(30)0.5

tan ( double precision ) → double precision

Тангенс угла в радианах

tan(1)1.5574077246549023

tand ( double precision ) → double precision

Тангенс угла в градусах

tand(45)1


Примечание

Также можно работать с углами в градусах, применяя вышеупомянутые функции преобразования единиц radians() и degrees(). Однако предпочтительнее использовать тригонометрические функции с градусами, так как это позволяет избежать ошибок округления в особых случаях, например, при вычислении sind(30).

В Таблице 9.8 перечислены все имеющиеся гиперболические операторы.

Таблица 9.8. Гиперболические функции

Функция

Описание

Пример(ы)

sinh ( double precision ) → double precision

Гиперболический синус

sinh(1)1.1752011936438014

cosh ( double precision ) → double precision

Гиперболический косинус

cosh(0)1

tanh ( double precision ) → double precision

Гиперболический тангенс

tanh(1)0.7615941559557649

asinh ( double precision ) → double precision

Обратный гиперболический синус

asinh(1)0.881373587019543

acosh ( double precision ) → double precision

Обратный гиперболический косинус

acosh(1)0

atanh ( double precision ) → double precision

Обратный гиперболический тангенс

atanh(0.5)0.5493061443340548


9.3. Mathematical Functions and Operators #

Mathematical operators are provided for many Postgres Pro types. For types without standard mathematical conventions (e.g., date/time types) we describe the actual behavior in subsequent sections.

Table 9.4 shows the mathematical operators that are available for the standard numeric types. Unless otherwise noted, operators shown as accepting numeric_type are available for all the types smallint, integer, bigint, numeric, real, and double precision. Operators shown as accepting integral_type are available for the types smallint, integer, and bigint. Except where noted, each form of an operator returns the same data type as its argument(s). Calls involving multiple argument data types, such as integer + numeric, are resolved by using the type appearing later in these lists.

Table 9.4. Mathematical Operators

Operator

Description

Example(s)

numeric_type + numeric_typenumeric_type

Addition

2 + 35

+ numeric_typenumeric_type

Unary plus (no operation)

+ 3.53.5

numeric_type - numeric_typenumeric_type

Subtraction

2 - 3-1

- numeric_typenumeric_type

Negation

- (-4)4

numeric_type * numeric_typenumeric_type

Multiplication

2 * 36

numeric_type / numeric_typenumeric_type

Division (for integral types, division truncates the result towards zero)

5.0 / 22.5000000000000000

5 / 22

(-5) / 2-2

numeric_type % numeric_typenumeric_type

Modulo (remainder); available for smallint, integer, bigint, and numeric

5 % 41

numeric ^ numericnumeric

double precision ^ double precisiondouble precision

Exponentiation

2 ^ 38

Unlike typical mathematical practice, multiple uses of ^ will associate left to right by default:

2 ^ 3 ^ 3512

2 ^ (3 ^ 3)134217728

|/ double precisiondouble precision

Square root

|/ 25.05

||/ double precisiondouble precision

Cube root

||/ 64.04

@ numeric_typenumeric_type

Absolute value

@ -5.05.0

integral_type & integral_typeintegral_type

Bitwise AND

91 & 1511

integral_type | integral_typeintegral_type

Bitwise OR

32 | 335

integral_type # integral_typeintegral_type

Bitwise exclusive OR

17 # 520

~ integral_typeintegral_type

Bitwise NOT

~1-2

integral_type << integerintegral_type

Bitwise shift left

1 << 416

integral_type >> integerintegral_type

Bitwise shift right

8 >> 22


Table 9.5 shows the available mathematical functions. Many of these functions are provided in multiple forms with different argument types. Except where noted, any given form of a function returns the same data type as its argument(s); cross-type cases are resolved in the same way as explained above for operators. The functions working with double precision data are mostly implemented on top of the host system's C library; accuracy and behavior in boundary cases can therefore vary depending on the host system.

Table 9.5. Mathematical Functions

Function

Description

Example(s)

abs ( numeric_type ) → numeric_type

Absolute value

abs(-17.4)17.4

cbrt ( double precision ) → double precision

Cube root

cbrt(64.0)4

ceil ( numeric ) → numeric

ceil ( double precision ) → double precision

Nearest integer greater than or equal to argument

ceil(42.2)43

ceil(-42.8)-42

ceiling ( numeric ) → numeric

ceiling ( double precision ) → double precision

Nearest integer greater than or equal to argument (same as ceil)

ceiling(95.3)96

degrees ( double precision ) → double precision

Converts radians to degrees

degrees(0.5)28.64788975654116

div ( y numeric, x numeric ) → numeric

Integer quotient of y/x (truncates towards zero)

div(9, 4)2

erf ( double precision ) → double precision

Error function

erf(1.0)0.8427007929497149

erfc ( double precision ) → double precision

Complementary error function (1 - erf(x), without loss of precision for large inputs)

erfc(1.0)0.15729920705028513

exp ( numeric ) → numeric

exp ( double precision ) → double precision

Exponential (e raised to the given power)

exp(1.0)2.7182818284590452

factorial ( bigint ) → numeric

Factorial

factorial(5)120

floor ( numeric ) → numeric

floor ( double precision ) → double precision

Nearest integer less than or equal to argument

floor(42.8)42

floor(-42.8)-43

gcd ( numeric_type, numeric_type ) → numeric_type

Greatest common divisor (the largest positive number that divides both inputs with no remainder); returns 0 if both inputs are zero; available for integer, bigint, and numeric

gcd(1071, 462)21

lcm ( numeric_type, numeric_type ) → numeric_type

Least common multiple (the smallest strictly positive number that is an integral multiple of both inputs); returns 0 if either input is zero; available for integer, bigint, and numeric

lcm(1071, 462)23562

ln ( numeric ) → numeric

ln ( double precision ) → double precision

Natural logarithm

ln(2.0)0.6931471805599453

log ( numeric ) → numeric

log ( double precision ) → double precision

Base 10 logarithm

log(100)2

log10 ( numeric ) → numeric

log10 ( double precision ) → double precision

Base 10 logarithm (same as log)

log10(1000)3

log ( b numeric, x numeric ) → numeric

Logarithm of x to base b

log(2.0, 64.0)6.0000000000000000

min_scale ( numeric ) → integer

Minimum scale (number of fractional decimal digits) needed to represent the supplied value precisely

min_scale(8.4100)2

mod ( y numeric_type, x numeric_type ) → numeric_type

Remainder of y/x; available for smallint, integer, bigint, and numeric

mod(9, 4)1

pi ( ) → double precision

Approximate value of π

pi()3.141592653589793

power ( a numeric, b numeric ) → numeric

power ( a double precision, b double precision ) → double precision

a raised to the power of b

power(9, 3)729

radians ( double precision ) → double precision

Converts degrees to radians

radians(45.0)0.7853981633974483

round ( numeric ) → numeric

round ( double precision ) → double precision

Rounds to nearest integer. For numeric, ties are broken by rounding away from zero. For double precision, the tie-breaking behavior is platform dependent, but round to nearest even is the most common rule.

round(42.4)42

round ( v numeric, s integer ) → numeric

Rounds v to s decimal places. Ties are broken by rounding away from zero.

round(42.4382, 2)42.44

round(1234.56, -1)1230

scale ( numeric ) → integer

Scale of the argument (the number of decimal digits in the fractional part)

scale(8.4100)4

sign ( numeric ) → numeric

sign ( double precision ) → double precision

Sign of the argument (-1, 0, or +1)

sign(-8.4)-1

sqrt ( numeric ) → numeric

sqrt ( double precision ) → double precision

Square root

sqrt(2)1.4142135623730951

trim_scale ( numeric ) → numeric

Reduces the value's scale (number of fractional decimal digits) by removing trailing zeroes

trim_scale(8.4100)8.41

trunc ( numeric ) → numeric

trunc ( double precision ) → double precision

Truncates to integer (towards zero)

trunc(42.8)42

trunc(-42.8)-42

trunc ( v numeric, s integer ) → numeric

Truncates v to s decimal places

trunc(42.4382, 2)42.43

width_bucket ( operand numeric, low numeric, high numeric, count integer ) → integer

width_bucket ( operand double precision, low double precision, high double precision, count integer ) → integer

Returns the number of the bucket in which operand falls in a histogram having count equal-width buckets spanning the range low to high. The buckets have inclusive lower bounds and exclusive upper bounds. Returns 0 for an input less than low, or count+1 for an input greater than or equal to high. If low > high, the behavior is mirror-reversed, with bucket 1 now being the one just below low, and the inclusive bounds now being on the upper side.

width_bucket(5.35, 0.024, 10.06, 5)3

width_bucket(9, 10, 0, 10)2

width_bucket ( operand anycompatible, thresholds anycompatiblearray ) → integer

Returns the number of the bucket in which operand falls given an array listing the inclusive lower bounds of the buckets. Returns 0 for an input less than the first lower bound. operand and the array elements can be of any type having standard comparison operators. The thresholds array must be sorted, smallest first, or unexpected results will be obtained.

width_bucket(now(), array['yesterday', 'today', 'tomorrow']::timestamptz[])2


Table 9.6 shows functions for generating random numbers.

Table 9.6. Random Functions

Function

Description

Example(s)

random ( ) → double precision

Returns a random value in the range 0.0 <= x < 1.0

random()0.897124072839091

random_normal ( [ mean double precision [, stddev double precision ]] ) → double precision

Returns a random value from the normal distribution with the given parameters; mean defaults to 0.0 and stddev defaults to 1.0

random_normal(0.0, 1.0)0.051285419

setseed ( double precision ) → void

Sets the seed for subsequent random() and random_normal() calls; argument must be between -1.0 and 1.0, inclusive

setseed(0.12345)


The random() function uses a deterministic pseudo-random number generator. It is fast but not suitable for cryptographic applications; see the pgcrypto module for a more secure alternative. If setseed() is called, the series of results of subsequent random() calls in the current session can be repeated by re-issuing setseed() with the same argument. Without any prior setseed() call in the same session, the first random() call obtains a seed from a platform-dependent source of random bits. These remarks hold equally for random_normal().

Table 9.7 shows the available trigonometric functions. Each of these functions comes in two variants, one that measures angles in radians and one that measures angles in degrees.

Table 9.7. Trigonometric Functions

Function

Description

Example(s)

acos ( double precision ) → double precision

Inverse cosine, result in radians

acos(1)0

acosd ( double precision ) → double precision

Inverse cosine, result in degrees

acosd(0.5)60

asin ( double precision ) → double precision

Inverse sine, result in radians

asin(1)1.5707963267948966

asind ( double precision ) → double precision

Inverse sine, result in degrees

asind(0.5)30

atan ( double precision ) → double precision

Inverse tangent, result in radians

atan(1)0.7853981633974483

atand ( double precision ) → double precision

Inverse tangent, result in degrees

atand(1)45

atan2 ( y double precision, x double precision ) → double precision

Inverse tangent of y/x, result in radians

atan2(1, 0)1.5707963267948966

atan2d ( y double precision, x double precision ) → double precision

Inverse tangent of y/x, result in degrees

atan2d(1, 0)90

cos ( double precision ) → double precision

Cosine, argument in radians

cos(0)1

cosd ( double precision ) → double precision

Cosine, argument in degrees

cosd(60)0.5

cot ( double precision ) → double precision

Cotangent, argument in radians

cot(0.5)1.830487721712452

cotd ( double precision ) → double precision

Cotangent, argument in degrees

cotd(45)1

sin ( double precision ) → double precision

Sine, argument in radians

sin(1)0.8414709848078965

sind ( double precision ) → double precision

Sine, argument in degrees

sind(30)0.5

tan ( double precision ) → double precision

Tangent, argument in radians

tan(1)1.5574077246549023

tand ( double precision ) → double precision

Tangent, argument in degrees

tand(45)1


Note

Another way to work with angles measured in degrees is to use the unit transformation functions radians() and degrees() shown earlier. However, using the degree-based trigonometric functions is preferred, as that way avoids round-off error for special cases such as sind(30).

Table 9.8 shows the available hyperbolic functions.

Table 9.8. Hyperbolic Functions

Function

Description

Example(s)

sinh ( double precision ) → double precision

Hyperbolic sine

sinh(1)1.1752011936438014

cosh ( double precision ) → double precision

Hyperbolic cosine

cosh(0)1

tanh ( double precision ) → double precision

Hyperbolic tangent

tanh(1)0.7615941559557649

asinh ( double precision ) → double precision

Inverse hyperbolic sine

asinh(1)0.881373587019543

acosh ( double precision ) → double precision

Inverse hyperbolic cosine

acosh(1)0

atanh ( double precision ) → double precision

Inverse hyperbolic tangent

atanh(0.5)0.5493061443340548


FAQ