F.26. 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.
F.26.1. 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. Простое слово выбирает путь с этой меткой. Звёздочка (*) выбирает ноль или более меток. Например:foo Выбирает в точности путь метки
foo*.foo.* Выбирает путь, содержащий меткуfoo*.foo Выбирает путь, в котором последняя меткаfooЗвёздочке можно также добавить числовую характеристику, ограничивающую число потенциально совпадающих меток:
*{n} Выбирает ровноnметок *{n,} Выбирает не меньшеnметок *{n,m} Выбирает не меньшеnи не большеmметок *{,m} Выбирает не большеmметок — то же самое, что и *{0,m}В конце метки, отличной от звёздочки, в
lqueryможно добавить модификаторы, чтобы найти что-то сложнее, чем точное соответствие:@ Выбирать метки без учёта регистра, например, запросу
a@соответствуетA* Выбирать любую метку с данным префиксом, например запросуfoo*соответствуетfoobar% Выбирать начальные слова, разделённые подчёркиваниямиПоведение модификатора
%несколько нетривиальное. Он пытается найти соответствие по словам, а не по всей метке. Например, запросуfoo_bar%соответствуетfoo_bar_bazно неfoo_barbaz. В сочетании с*, сопоставление префикса применяется отдельно к каждому слову, например запросуfoo_bar%*соответствуетfoo1_bar2_baz, но неfoo1_br2_baz.Также вы можете записать несколько различных меток через знак
|(обозначающий ИЛИ) для выборки любой из этих меток, либо добавить знак!(НЕ) в начале, чтобы выбрать все метки, не соответствующие указанным альтернативам.Расширенный пример
lquery:Top.*{0,2}.sport*@.!football|tennis.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 метку, отличную 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.26.2. 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.14.
Таблица F.14. Операторы ltree
| Оператор | Возвращает | Описание |
|---|---|---|
ltree @> ltree | boolean | левый аргумент является предком правого (или равен ему)? |
ltree <@ ltree | boolean | левый аргумент является потомком правого (или равен ему)? |
ltree ~ lquery | boolean | значение ltree соответствует lquery? |
lquery ~ ltree | boolean | значение ltree соответствует lquery? |
ltree ? lquery[] | boolean | значение ltree соответствует одному из lquery в массиве? |
lquery[] ? ltree | boolean | значение ltree соответствует одному из lquery в массиве? |
ltree @ ltxtquery | boolean | значение ltree соответствует ltxtquery? |
ltxtquery @ ltree | boolean | значение ltree соответствует ltxtquery? |
ltree || ltree | ltree | объединяет два пути ltree |
ltree || text | ltree | преобразует текст в ltree и объединяет с путём |
text || ltree | ltree | преобразует текст в ltree и объединяет с путём |
ltree[] @> ltree | boolean | массив содержит предка ltree? |
ltree <@ ltree[] | boolean | массив содержит предка ltree? |
ltree[] <@ ltree | boolean | массив содержит потомка ltree? |
ltree @> ltree[] | boolean | массив содержит потомка ltree? |
ltree[] ~ lquery | boolean | массив содержит путь, соответствующий lquery? |
lquery ~ ltree[] | boolean | массив содержит путь, соответствующий lquery? |
ltree[] ? lquery[] | boolean | массив ltree содержит путь, соответствующий любому из lquery? |
lquery[] ? ltree[] | boolean | массив ltree содержит путь, соответствующий любому из lquery? |
ltree[] @ ltxtquery | boolean | массив содержит путь, соответствующий ltxtquery? |
ltxtquery @ ltree[] | boolean | массив содержит путь, соответствующий ltxtquery? |
ltree[] ?@> ltree | ltree | первый элемент массива, являющийся предком ltree; NULL, если такого нет |
ltree[] ?<@ ltree | ltree | первый элемент массива, являющийся потомком ltree; NULL, если такого нет |
ltree[] ?~ lquery | ltree | первый элемент массива, соответствующий lquery; NULL, если такого нет |
ltree[] ?@ ltxtquery | ltree | первый элемент массива, соответствующий ltxtquery; NULL, если такого нет |
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.15.
Таблица F.15. Функции ltree
F.26.3. Индексы
ltree поддерживает несколько типов индексов, которые могут ускорить означенные операции:
B-дерево по значениям
ltree:<,<=,=,>=,>GiST по значениям
ltree:<,<=,=,>=,>,@>,<@,@,~,?Пример создания такого индекса:
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (path);
GiST по столбцу
ltree[]:ltree[] <@ ltree,ltree @> ltree[],@,~,?Пример создания такого индекса:
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING GIST (array_path);
Примечание: Индекс этого типа является неточным.
F.26.4. 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.26.5. Трансформации
Также имеются дополнительные расширения, реализующие трансформации типа ltree для языка PL/Python. Эти расширения называются ltree_plpythonu, ltree_plpython2u и ltree_plpython3u (соглашения об именовании, принятые для интерфейса PL/Python, описаны в Разделе 44.1). Если вы установите эти трансформации и укажете их при создании функции, значения ltree будут отображаться в списки Python. (Однако обратное преобразование не поддерживается.)
Внимание
Расширения, реализующие 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.26.6. 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.