PostgreSQL 高階函數(shù)詳解

PostgreSQL 是一款功能強大的開源關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)，以其豐富的功能和高擴展性著稱。在數(shù)據(jù)處理和分析方面，PostgreSQL 提供了一系列高階函數(shù)，可以極大地簡化和優(yōu)化各種復(fù)雜操作。本文將詳細介紹 PostgreSQL 的高階函數(shù)，涵蓋遞歸查詢、數(shù)學(xué)函數(shù)、集合操作符、字符串函數(shù)、JSON 函數(shù)、時間函數(shù)、聚合函數(shù)以及地理空間函數(shù)。通過全面的示例和詳盡的解釋，幫助你深入理解和靈活運用這些高階函數(shù)，提高數(shù)據(jù)處理的效率和效果。

1. 遞歸查詢（Recursive Queries）

遞歸查詢用于處理層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)，如組織結(jié)構(gòu)或目錄樹。

1.1 WITH RECURSIVE

• 示例: 計算組織結(jié)構(gòu)的所有下屬員工。

  WITH RECURSIVE org_chart AS (SELECTemployee_id,manager_id,employee_nameFROMemployeesWHEREmanager_id IS NULLUNION ALLSELECTe.employee_id,e.manager_id,e.employee_nameFROMemployees eINNER JOINorg_chart oONe.manager_id = o.employee_id
  )
  SELECT*
  FROMorg_chart;
  

  解釋:

  • WITH RECURSIVE：定義遞歸查詢。
  • UNION ALL：將遞歸結(jié)果與基本結(jié)果合并。
  • 第一部分選擇頂級員工（沒有經(jīng)理的員工），第二部分遞歸地選擇所有下屬員工。

1.2 LATERAL

• 示例: 使用 LATERAL 展開一個數(shù)組。

  SELECTemployee,unnest(departments) AS department
  FROMemployees
  CROSS JOIN LATERALunnest(departments);
  

  解釋:

  • CROSS JOIN LATERAL：允許在查詢的每一行中引用前面的列。
  • unnest(departments)：將數(shù)組展開成多行。

2. 數(shù)學(xué)函數(shù)（Mathematical Functions）

數(shù)學(xué)函數(shù)用于執(zhí)行各種數(shù)學(xué)計算。

2.1 ABS

• 示例: 計算工資的絕對值。

  SELECTemployee,salary,ABS(salary) AS abs_salary
  FROMemployees;
  

  解釋: ABS(salary) 計算工資的絕對值。

2.2 ROUND

• 示例: 將工資四舍五入到最近的整數(shù)。

  SELECTemployee,salary,ROUND(salary) AS rounded_salary
  FROMemployees;
  

  解釋: ROUND(salary) 將工資四舍五入到最近的整數(shù)。

2.3 CEIL 和 FLOOR

• 示例: 計算工資的天花板值和地板值。

  SELECTemployee,salary,CEIL(salary) AS ceil_salary,FLOOR(salary) AS floor_salary
  FROMemployees;
  

  解釋:

  • CEIL(salary)：向上取整工資。
  • FLOOR(salary)：向下取整工資。

2.4 POWER

• 示例: 計算工資的平方。

  SELECTemployee,salary,POWER(salary, 2) AS salary_squared
  FROMemployees;
  

  解釋: POWER(salary, 2) 計算工資的平方。

2.5 SQRT

• 示例: 計算工資的平方根。

  SELECTemployee,salary,SQRT(salary) AS salary_sqrt
  FROMemployees;
  

  解釋: SQRT(salary) 計算工資的平方根。

2.6 RANDOM

• 示例: 生成一個隨機數(shù)。

  SELECTemployee,salary,RANDOM() AS random_value
  FROMemployees;
  

  解釋: RANDOM() 生成一個 0 到 1 之間的隨機浮點數(shù)。

2.7 TRUNC

• 示例: 截斷工資到小數(shù)點后的指定位置。

  SELECTemployee,salary,TRUNC(salary, 2) AS truncated_salary
  FROMemployees;
  

  解釋: TRUNC(salary, 2) 將工資截斷到小數(shù)點后 2 位。

3. 集合操作符（Set Operators）

集合操作符用于處理和組合結(jié)果集。

3.1 UNION

• 示例: 合并兩個不同部門的員工列表。

  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Sales'
  UNION
  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Marketing';
  

  解釋: UNION 合并兩個結(jié)果集，并自動去重。

3.2 UNION ALL

• 示例: 合并兩個部門的員工列表，包括重復(fù)的員工。

  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Sales'
  UNION ALL
  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Marketing';
  

  解釋: UNION ALL 合并兩個結(jié)果集，包括重復(fù)的行。

3.3 INTERSECT

• 示例: 查找兩個部門共有的員工。

  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Sales'
  INTERSECT
  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Marketing';
  

  解釋: INTERSECT 返回兩個結(jié)果集的交集。

3.4 EXCEPT

• 示例: 查找只在銷售部門工作的員工，不在市場部門工作的員工。

  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Sales'
  EXCEPT
  SELECTemployee_name
  FROMemployees
  WHEREdepartment = 'Marketing';
  

  解釋: EXCEPT 返回第一個結(jié)果集中的行，但不在第二個結(jié)果集中出現(xiàn)的行。

4. 窗口函數(shù)（Window Functions）

窗口函數(shù)用于對結(jié)果集的一個窗口進行計算，而不會改變結(jié)果集的行數(shù)。

4.1 ROW_NUMBER

• 示例: 給每個員工分配一個唯一的序號。

  SELECTemployee_name,salary,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY salary DESC) AS row_num
  FROMemployees;
  

  解釋: ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY salary DESC) 為員工按工資降序排序并分配一個唯一的序號。

4.2 RANK

• 示例: 給每個員工分配一個排名，處理重復(fù)值時賦相同排名。

  SELECTemployee_name,salary,RANK() OVER (ORDER BY salary DESC) AS rank
  FROMemployees;
  

  解釋: RANK() OVER (ORDER BY salary DESC) 為員工按工資降序排序并分配排名，處理重復(fù)值時賦相同排名。

4.3 DENSE_RANK

• 示例: 與 RANK 類似，但沒有排名的空缺。

  SELECTemployee_name,salary,DENSE_RANK() OVER (ORDER BY salary DESC) AS dense_rank
  FROMemployees;
  

  解釋: DENSE_RANK() OVER (ORDER BY salary DESC) 為員工按工資降序排序并分配排名，處理重復(fù)值時不跳過排名。

4.4 NTILE

• 示例: 將員工分為四組，并為每個組分配一個組號。

  SELECTemployee_name,salary,NTILE(4) OVER (ORDER BY salary DESC) AS quartile
  FROMemployees;
  

  解釋: NTILE(4) OVER (ORDER BY salary DESC) 將員工按工資降序排序并分為四組。

4.5 LEAD 和 LAG

• 示例: 比較當前工資與下一個員工工資的差異。

  SELECTemployee_name,salary,LEAD(salary, 1) OVER (ORDER BY salary) AS next_salary,LAG(salary, 1) OVER (ORDER BY salary) AS prev_salary
  FROMemployees;
  

  解釋:

  • LEAD(salary, 1)：返回當前行之后指定偏移量的值。
  • LAG(salary, 1)：返回當前行之前指定偏移量的值。

5. 字符串函數(shù)（String Functions）

字符串函數(shù)用于處理和操作文本數(shù)據(jù)。

5.1 CONCAT

• 示例: 將名字和姓氏連接在一起。

  SELECTCONCAT(first_name, ' ', last_name) AS full_name
  FROMemployees;
  

  解釋: CONCAT(first_name, ' ', last_name) 將名字和姓氏連接在一起。

5.2 TRIM

• 示例: 去掉名字中的多余空格。

  SELECTTRIM(employee_name) AS trimmed_name
  FROMemployees;
  

  解釋: TRIM(employee_name) 去掉名字中的前后空格。

5.3 SUBSTRING

• 示例: 提取員工名字的前兩個字符。

  SELECTemployee_name,SUBSTRING(employee_name FROM 1 FOR 2) AS name_prefix
  FROMemployees;
  

  解釋: SUBSTRING(employee_name FROM 1 FOR 2) 提取員工名字的前兩個字符。

5.4 REPLACE

• 示例: 替換名字中的中間名。

  SELECTemployee_name,REPLACE(employee_name, 'MiddleName', 'NewMiddleName') AS updated_name
  FROMemployees;
  

  解釋: REPLACE(employee_name, 'MiddleName', 'NewMiddleName') 替換名字中的中間名。

6. JSON 函數(shù)（JSON Functions）

JSON 函數(shù)用于處理 JSON 數(shù)據(jù)類型。

6.1 JSON_AGG

• 示例: 聚合員工數(shù)據(jù)為 JSON 數(shù)組。

  SELECTJSON_AGG(employee) AS employees_json
  FROMemployees;
  

  解釋: JSON_AGG(employee) 聚合員工數(shù)據(jù)為 JSON 數(shù)組。

6.2 JSON_BUILD_OBJECT

• 示例: 將員工信息構(gòu)建為 JSON 對象。

  SELECTJSON_BUILD_OBJECT('employee_name', employee_name,'salary', salary) AS employee_json
  FROMemployees;
  

  解釋: JSON_BUILD_OBJECT 將員工信息構(gòu)建為 JSON 對象。

6.3 JSONB_SET

• 示例: 更新 JSONB 列中的字段。

  UPDATEemployees
  SETdetails = JSONB_SET(details, '{salary}', '60000')
  WHEREemployee_id = 1;
  

  解釋: JSONB_SET(details, '{salary}', '60000') 更新 JSONB 列中的工資字段。

7. 時間函數(shù)（Date and Time Functions）

時間函數(shù)用于處理日期和時間數(shù)據(jù)。

7.1 AGE

• 示例: 計算員工從某日期起的年齡。

  SELECTemployee_name,AGE(hire_date) AS age
  FROMemployees;
  

  解釋: AGE(hire_date) 計算員工從雇傭日期起的年齡。

7.2 DATE_TRUNC

• 示例: 將日期截斷到月份級別。

  SELECTDATE_TRUNC('month', hire_date) AS start_of_month
  FROMemployees;
  

  解釋: DATE_TRUNC('month', hire_date) 將日期截斷到月份的開始。

7.3 NOW 和 CURRENT_TIMESTAMP

• 示例: 獲取當前日期和時間。

  SELECTNOW() AS current_time,CURRENT_TIMESTAMP AS current_timestamp;
  

  解釋:

  • NOW()：獲取當前日期和時間。
  • CURRENT_TIMESTAMP：獲取當前日期和時間。

8. 聚合函數(shù)（Aggregate Functions）

聚合函數(shù)用于對數(shù)據(jù)集進行匯總。

8.1 SUM

• 示例: 計算員工的總工資。

  SELECTSUM(salary) AS total_salary
  FROMemployees;
  

  解釋: SUM(salary) 計算員工的總工資。

8.2 AVG

• 示例: 計算員工的平均工資。

  SELECTAVG(salary) AS average_salary
  FROMemployees;
  

  解釋: AVG(salary) 計算員工的平均工資。

8.3 COUNT

• 示例: 計算員工的總數(shù)。

  SELECTCOUNT(*) AS employee_count
  FROMemployees;
  

  解釋: COUNT(*) 計算員工的總數(shù)。

8.4 GROUP_CONCAT

• 示例: 計算每個部門的員工名字列表。

  SELECTdepartment,STRING_AGG(employee_name, ', ') AS employee_names
  FROMemployees
  GROUP BYdepartment;
  

  解釋: STRING_AGG(employee_name, ', ') 連接每個部門的員工名字。

9. 地理空間函數(shù)（Geospatial Functions）

地理空間函數(shù)用于處理地理數(shù)據(jù)。

9.1 ST_Distance

• 示例: 計算兩個地理點之間的距離。

  SELECTST_Distance(ST_MakePoint(longitude1, latitude1),ST_MakePoint(longitude2, latitude2)) AS distance
  FROMlocations;
  

  解釋: ST_Distance 計算兩個地理點之間的距離。

9.2 ST_Within

• 示例: 查找位于某區(qū)域內(nèi)的點。

  SELECTlocation_name
  FROMlocations
  WHEREST_Within(ST_MakePoint(longitude, latitude),ST_MakePolygon(geometry));
  

  解釋: ST_Within 檢查點是否在多邊形區(qū)域內(nèi)。

總結(jié)

本文詳細介紹了 PostgreSQL 的各種高階函數(shù)，涵蓋了遞歸查詢、數(shù)學(xué)函數(shù)、集合操作符、字符串函數(shù)、JSON 函數(shù)、時間函數(shù)、聚合函數(shù)以及地理空間函數(shù)。每個類別下的函數(shù)都配有詳細的示例代碼和解釋，以幫助你更好地理解和應(yīng)用這些功能。通過掌握這些高階函數(shù)，你可以更高效地處理和分析數(shù)據(jù)，滿足復(fù)雜的數(shù)據(jù)處理需求。無論是處理層次結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)、進行數(shù)學(xué)計算、操作字符串、管理 JSON 數(shù)據(jù)、處理時間和日期、進行數(shù)據(jù)匯總，還是處理地理空間數(shù)據(jù)，PostgreSQL 的高階函數(shù)都能為你提供強大的支持。希望本文能成為你深入了解和使用 PostgreSQL 的重要參考資料。

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