F.31. ltree
Этот модуль реализует тип данных ltree для представления меток данных в иерархической древовидной структуре. Он также предоставляет расширенные средства для поиска в таких деревьях.
Данный модуль считается «доверенным», то есть его могут устанавливать обычные пользователи, имеющие право CREATE в текущей базе данных.
F.31.1. Определения
Метка — это последовательность алфавитно-цифровых символов и знаков подчёркивания (например, в локали C допускаются символы A-Za-z0-9_). Метки должны занимать меньше 256 символов.
Примеры: 42, Personal_Services
Путь метки — это последовательность из нуля или нескольких разделённых точками меток (например, L1.L2.L3), представляющая путь от корня иерархического дерева к конкретному узлу. Путь не может содержать больше 65535 меток.
Пример: Top.Countries.Europe.Russia
Модуль ltree предоставляет несколько типов данных:
ltreeхранит путь метки.lqueryпредставляет напоминающий регулярные выражения запрос для поиска нужных значенийltree. В нём простое слово выбирает соответствующую метку в заданном пути, а звёздочка (*) — ноль или более любых меток. Отдельные компоненты можно соединить точками и получить запрос, которому будет соответствовать весь путь с указанными метками. Например:foo Выбирает путь ровно с одной меткой
foo*.foo.* Выбирает путь, содержащий меткуfoo*.foo Выбирает путь с последней меткойfooИ для звёздочки, и для простых слов можно добавить количественное значение, определяющее число меток, которые будут соответствовать этому компоненту:
*{n} Выбирает ровноnметок *{n,} Выбирает как минимумnметок *{n,m} Выбирает не меньшеn, но и не болееmметок *{,m} Выбирает не большеmметок — равнозначно *{0,m} foo{n,m} Выбирает как минимумn, но не большеmвхожденийfoofoo{,} Выбирает любое количество вхожденийfoo, в том числе нольВ отсутствие явного числового ограничения символу звёздочки по умолчанию соответствует любое количество меток (то есть
{,}), а обычному слову — ровно одно вхождение (то есть{1}).После отличного от звёздочки элемента
lqueryмогут быть добавлены модификаторы, позволяющие выбрать не только простые совпадения:@ Выбирает совпадение без учёта регистра; например, запросу
a@соответствуетA* Выбирает любую метку с заданным префиксом, например, запросуfoo*соответствуетfoobar% Выбирает в метке начальные слова, разделённые подчёркиваниямиПоведение модификатора
%несколько нетривиальное. Он пытается найти соответствие по словам, а не по всей метке. Например, запросfoo_bar%выбираетfoo_bar_baz, но неfoo_barbaz. В сочетании с*сопоставление префикса применяется отдельно к каждому слову, например запросfoo_bar%*выбираетfoo1_bar2_baz, но неfoo1_br2_baz.Также можно записать несколько различных меток, отличных от звёздочек, через знак
|(обозначающий ИЛИ) для выбора любой из этих меток, либо добавить знак!(НЕ) в начале группы без звёздочки для выбора метки, не соответствующей ни одной из указанных альтернатив. Количественное ограничение, если оно требуется, задаётся в конце группы; это означает, что оно действует на всю группу в целом (то есть ограничивает число меток, соответствующих или не соответствующих одной из альтернатив).Расширенный пример
lquery:Top.*{0,2}.sport*@.!football|tennis{1,}.Russ*|Spain a. b. c. d. e.Этот запрос выберет путь, который:
начинается с метки
Topи затем включает от нуля до двух меток до
метки, начинающейся с префикса
sport(без учёта регистра)затем одну или несколько меток, отличных от
footballиtennisи заканчивается меткой, которая начинается подстрокой
Russили в точности равнаSpain.
ltxtqueryпредставляет подобный полнотекстовому запрос поиска подходящих значенийltree. Значениеltxtqueryсодержит слова, возможно с модификаторами@,*,%в конце; эти модификаторы имеют то же значение, что и вlquery. Слова можно объединять символами&(И),|(ИЛИ),!(НЕ) и скобками. Ключевое отличие отlqueryсостоит в том, чтоltxtqueryвыбирает слова независимо от их положения в пути метки.Пример
ltxtquery:Europe & Russia*@ & !Transportation
Этот запрос выберет пути, содержащие метку
Europeили любую метку с начальной подстрокойRussia(без учёта регистра), но не пути, содержащие меткуTransportation. Положение этих слов в пути не имеет значения. Кроме того, когда применяется%, слово может быть сопоставлено с любым другим отделённым подчёркиваниями словом в метке, вне зависимости от его положения.
Замечание: ltxtquery допускает пробелы между символами, а ltree и lquery — нет.
F.31.2. Операторы и функции
Для типа ltree определены обычные операторы сравнения =, <>, <, >, <=, >=. Сравнение сортирует пути в порядке движения по дереву, а потомки узла сортируются по тексту метки. В дополнение к ним есть и специализированные операторы, перечисленные в Таблице F.18.
Таблица F.18. Операторы ltree
Оператор Описание |
|---|
Левый аргумент является предком правого (или равен ему)? |
Левый аргумент является потомком правого (или равен ему)? |
Значение |
Значение |
Значение |
Соединяет два пути |
Преобразует текст в |
Массив содержит предка |
Массив содержит потомка |
Массив содержит какой-либо путь, соответствующий |
Массив |
Массив содержит путь, соответствующий |
Выдаёт первый элемент массива, являющийся предком |
Выдаёт первый элемент массива, являющийся потомком |
Выдаёт первый элемент массива, соответствующий |
Выдаёт первый элемент массива, соответствующий |
Операторы <@, @>, @ и ~ имеют аналоги в виде ^<@, ^@>, ^@, ^~, которые отличатся только тем, что не используют индексы. Они полезны только для тестирования.
Доступные функции перечислены в Таблице F.19.
Таблица F.19. Функции ltree
F.31.3. Индексы
ltree поддерживает несколько типов индексов, которые могут ускорить означенные операции:
B-дерево по значениям
ltree:<,<=,=,>=,>GiST по значениям
ltree(класс операторовgist_ltree_ops):<,<=,=,>=,>,@>,<@,@,~,?Класс операторов GiST
gist_ltree_opsаппроксимирует набор меток пути в виде сигнатуры битовой карты. В его необязательном целочисленном параметреsiglenможно задать размер сигнатуры в байтах. Размер сигнатуры по умолчанию — 8 байт. Параметр может принимать положительные значения до 2024, кратные выравниванию по целым (int) (4 байта для большинства машин). При увеличении размера сигнатуры поиск работает точнее (сканируется меньшая область в индексе и меньше страниц кучи), но сам индекс становится больше.Пример создания такого индекса с размером сигнатуры по умолчанию (8 байт):
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path);
Пример создания такого индекса с длиной сигнатуры 100 байт:
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path gist_ltree_ops(siglen=100));
GiST-индекс по массиву
ltree[](gist__ltree_opsopclass):ltree[] <@ ltree,ltree @> ltree[],@,~,?Класс операторов GiST
gist__ltree_opsработает подобноgist_ltree_opsи также принимает в параметре длину сигнатуры. По умолчанию значениеsiglenвgist__ltree_opsсоставляет 28 байт.Пример создания такого индекса с размером сигнатуры по умолчанию (28 байт):
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (array_path);
Пример создания такого индекса с длиной сигнатуры 100 байт:
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (array_path gist__ltree_ops(siglen=100));
Примечание: Индекс этого типа является неточным.
F.31.4. Пример
Для этого примера используются следующие данные (это же описание данных находится в файле contrib/ltree/ltreetest.sql в дистрибутиве исходного кода):
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);В итоге мы получаем таблицу test, наполненную данными, представляющими следующую иерархию:
Top
/ | \
Science Hobbies Collections
/ | \
Astronomy Amateurs_Astronomy Pictures
/ \ |
Astrophysics Cosmology Astronomy
/ | \
Galaxies Stars AstronautsМы можем выбрать потомки в иерархии наследования:
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)
Несколько примеров выборки по путям:
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)
Ещё несколько примеров полнотекстового поиска:
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)
Образование пути с помощью функций:
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)
Эту процедуру можно упростить, создав функцию SQL, вставляющую метку в определённую позицию в пути:
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.31.5. Трансформации
Расширение ltree_plpython3u реализует трансформации типа ltree для языка PL/Python. Если вы установите эти трансформации и укажете их при создании функции, значения ltree будут отображаться в списки Python. (Однако обратное преобразование не поддерживается.)
Внимание
Расширение, реализующее трансформации, настоятельно рекомендуется устанавливать в одну схему с ltree. Выбор какой-либо другой схемы, которая может содержать объекты, созданные злонамеренным пользователем, чреват угрозами безопасности во время установки расширения.
F.31.6. Авторы
Разработку осуществили Фёдор Сигаев (<teodor@stack.net>) и Олег Бартунов (<oleg@sai.msu.su>). Дополнительные сведения можно найти на странице http://www.sai.msu.su/~megera/postgres/gist/. Авторы выражают благодарность Евгению Родичеву за полезные дискуссии. Замечания и сообщения об ошибках приветствуются.