PostgreSQL 函数功能深入解析及代码样例
PostgreSQL 是一个功能强大的开源对象关系数据库系统，它提供了丰富的函数功能，用于对数据库中的数据进行各种操作和处理。本文将深入解析 PostgreSQL 的函数功能，包括内置函数、聚合函数、窗口函数等，并通过代码样例展示它们的具体应用。
内置函数
PostgreSQL 的内置函数包括数学函数、字符串函数、日期时间函数等，它们用于执行基本的计算和数据处理。
数学函数
数学函数用于执行数值计算，如绝对值、平方根、对数等。
-- 绝对值
SELECT abs(-17.4); -- 结果: 17.4
-- 平方根
SELECT sqrt(2.0); -- 结果: 1.4142135623731
-- 立方根
SELECT cbrt(27.0); -- 结果: 3
-- 自然对数
SELECT ln(2.0); -- 结果: 0.693147180559945
-- 10为底的对数
SELECT log(100.0); -- 结果: 2
-- 指定底数的对数
SELECT log(2.0, 64.0); -- 结果: 6
字符串函数
字符串函数用于处理文本数据，如连接、截取、转换等。
-- 字符串连接
SELECT 'Post' || 'greSQL'; -- 结果: PostgreSQL
-- 转换为小写
SELECT lower('TOM'); -- 结果: tom
-- 转换为大写
SELECT upper('tom'); -- 结果: TOM
-- 截取子字符串
SELECT substring('Thomas' FROM 2 FOR 3); -- 结果: hom
-- 字符串长度
SELECT length('PostgreSQL'); -- 结果: 10
-- 去除字符串两端的空格
SELECT trim(' PostgreSQL '); -- 结果: PostgreSQL
聚合函数
聚合函数用于对一组值执行计算，并返回单个值。常见的聚合函数包括 COUNT、MAX、MIN、AVG 和 SUM。
-- 计算行数
SELECT COUNT(*) FROM employees;
-- 查询最大薪资
SELECT MAX(salary) FROM employees;
-- 查询最小薪资
SELECT MIN(salary) FROM employees;
-- 计算平均薪资
SELECT AVG(salary) FROM employees;
-- 计算薪资总和
SELECT SUM(salary) FROM employees;
窗口函数
窗口函数为数据集中的每一行执行计算，但不同于聚合函数，窗口函数可以保留每行的原始数据，并基于特定的窗口（一组行）计算结果。
-- 计算每个部门的平均薪资
SELECT depname, empno, salary, AVG(salary) OVER (PARTITION BY depname) AS avg_salary
FROM empsalary;
-- 计算每个部门内薪资的排名
SELECT depname, empno, salary, RANK() OVER (PARTITION BY depname ORDER BY salary DESC) AS rank
FROM empsalary;
-- 计算薪资的累计总和
SELECT salary, SUM(salary) OVER (ORDER BY salary) AS cumulative_sum
FROM empsalary;
数组函数
PostgreSQL 支持数组数据类型，并提供了丰富的数组函数来处理数组数据。
-- 创建包含数组的表
CREATE TABLE features (id serial PRIMARY KEY, data decimal[]);
-- 插入数据
INSERT INTO features (data) VALUES ('{1, 1, 1}');
-- 查询数组数据
SELECT data FROM features WHERE id = 1;
-- 更新数组数据
UPDATE features SET data = '{2, 2, 2}' WHERE id = 1;
-- 聚合数组数据
SELECT array_agg(data) FROM features;
-- 数组元素求和
SELECT SUM((SELECT SUM(unnest) FROM unnest(data))) FROM features;
示例：计算欧氏距离
在机器学习和数据科学中，计算向量间的欧氏距离是常见的需求。PostgreSQL 可以通过扩展插件或使用内置函数来实现这一计算。
-- 假设已安装支持向量运算的扩展
SELECT sqrt(ARRAY[1,1,1]::numeric[] <#> ARRAY[3,3,3]::numeric[]) AS distance;
-- 如果没有特定扩展，可能需要使用自定义SQL实现
-- 这里仅提供思路，实际实现可能复杂
SELECT sqrt(SUM((a.element - b.element) * (a.element - b.element)))
FROM unnest(ARRAY[1,1,1]) WITH ORDINALITY AS a(element, idx)
JOIN unnest(ARRAY[3,3,3]) WITH ORDINALITY AS b(element, idx) ON a.idx = b.idx;
总结
PostgreSQL 的函数功能非常强大，从基础的数学和字符串函数到复杂的聚合和窗口函数，再到支持数组数据的函数，为数据处理和分析提供了极大的便利。通过本文的深入解析和代码样例，希望读者能够更好地理解和应用 PostgreSQL 的函数功能。
