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PostgreSQL 的 ltree 插件 (七)
ltree 介绍
ltree 是 PostgreSQL 的一个扩展插件,即 extension,使用它可以实现树型结构,而且还支持索引和丰富的查询。
ltree官方文档给出了详细的解释。
它的概念很简单,打个比方,比如,我们要存一个树型菜单,不限定级数,有祖先 (根),根子节有子节点,子节点又有子节点,以此类推,形成一颗树。假如我们存公司的数据,它的表名叫 companies,有个字段叫 name,存的是分公司的名称。有一个很简单的方法,来实现这种树型结构,只要在 companies 表中增加一个字段 parent_id 即可,它存的是父节点的 id,以此来找到父节点,根节点的 parent_id 为 null,其他节点都为父节点的 id。这种方式是可以的,它也能查询到所有的节点,由于存有 parent_id,它找子节点,父节点,根节点都很简单,若要找其他节点,只能通过遍历了,效率较低。而且,每次添加节点,都要查找父节点的 id,即 parent_id,这样也不够直观和灵活。
而 ltree 是在数据库级别支持的树型结构。它支持丰富的查询。
ltree 使用
我们来演示一下搭建这样的树型结构。
Top
/ | \
Science Hobbies Collections
/ | \
Astronomy Amateurs_Astronomy Pictures
/ \ |
Astrophysics Cosmology Astronomy
/ | \
Galaxies Stars Astronauts
也会演示它强大的查询方法。
首先开启 ltree 扩展。
sudo -u postgres psql
CREATE EXTENSION IF NOT EXISTS ltree;
创建数据库表。表名为 test,字段名为 path,类型指定为 ltree。
CREATE TABLE test (path ltree);
插入数据。
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');
因为要查询,给数据表加上索引,索引有两种,分别是 btree 和 gist,GiST 支持的操作符更为丰富些。具体可看官方文档。
CREATE INDEX path_gist_idx ON test USING gist(path);
CREATE INDEX path_idx ON test USING btree(path);
现在整张表的结果是这样。
rails365_pro=# select * from test;
path
-----------------------------------------------
Top
Top.Science
Top.Science.Astronomy
Top.Science.Astronomy.Astrophysics
Top.Science.Astronomy.Cosmology
Top.Hobbies
Top.Hobbies.Amateurs_Astronomy
Top.Collections
Top.Collections.Pictures
Top.Collections.Pictures.Astronomy
Top.Collections.Pictures.Astronomy.Stars
Top.Collections.Pictures.Astronomy.Galaxies
Top.Collections.Pictures.Astronomy.Astronauts
(13 rows)
接下来演示查询方法。
先来演示第一个,再来介绍语法。
rails365_pro=# 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)
这样会查找所有包含 Astronomy 的项。
根据官方的解释。语法大约是这样的。
SELECT path FROM test WHERE ltree 操作符 lquery;
ltree
就是要查找的字段名。~
就是操作符,官方列出了所有支持的操作符,也给了解释。lquery
是表示被匹配的正则表达式的字符串。
rails365_pro=# SELECT path FROM test WHERE path <@ 'Top.Science';
path
------------------------------------
Top.Science
Top.Science.Astronomy
Top.Science.Astronomy.Astrophysics
Top.Science.Astronomy.Cosmology
(4 rows)
<@
的意思是"is left argument a descendant of right (or equal)?",就是返回指定元素的后代啦,返回的结果正是我们期待的。
只要懂得了语法,ltree 支持的所有操作符只要看官方文档的解释就可以使用了。
ltree 还支持函数。用于选择和组合返回我们想要的结果。比如:
rails365_pro=# select * from test WHERE path <@ 'Top.Science.Astronomy';
path
------------------------------------
Top.Science.Astronomy
Top.Science.Astronomy.Astrophysics
Top.Science.Astronomy.Cosmology
(3 rows)
rails365_pro=# 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)
subpath 的语法是这样的。subltree(ltree, int start, int end)
中start
是起始位置 (从 0 开始算),end
是结束位置,但不包含结束位置。subpath(path,0,2)
返回的就是第一个元素和第二个,即Top.Science.
。
还有其他函数,看官方文档的解释就好了。
ltree 介绍完了。
ltree_hierarchy 的使用
ltree_hierarchy是一个 ruby 的 gem,它实现了 PostgreSQL 的 ltree 的功能。提供了简单的方法来实现树型结构的功能。
先安装ltree_hierarchy这个 gem。
gem 'ltree_hierarchy'
然后执行bundle
。
我们用已存在的 articles 这张表来演示。
# 20151010060005_add_ltree_to_articles.rb
class AddLtreeToArticles < ActiveRecord::Migration
def change
enable_extension "ltree"
add_column :articles, :parent_id, :integer, index: true
add_column :articles, :path, :ltree
end
end
执行rake db:migrate
。
在 app/models/article.rb 文件中添加下面那行。
class Article < ActiveRecord::Base
has_ltree_hierarchy
end
root = Article.create!(name: 'UK')
child = Article.create!(name: 'London', parent: root)
subchild = Article.create!(name: 'Hackney', parent: child)
root.parent # => nil
child.parent # => root
root.children # => [child]
root.children.first.children.first # => subchild
subchild.root # => root
parent_id
存的是交节点的 id,像上述所说的,path
存的是以"."分隔的 id。
除了root
,children
,parent
,ltree_hierarchy 还实现了其他查询方法。比如查叶子节点,查后代所有节点之类的。具体的查看官方的 readme 文件就好了。
完结。
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