Trees in RDBs

Древовидная структура в PostgreSQL. SQL CommonДревовидная структура в PostgreSQL. SQL Common
Table ExpressionTable Expression
(Алексей Кутепов, (Алексей Кутепов, Revel Systems iPad POSRevel Systems iPad POS))

Древовидные структуры:
•
Категории/подкатегории;
•
Комментарии в соцсетях;
•
Датацентр/комната/сервер/клиент/сервис;
•
Организационная иерархия;
•
…
•
RESTfull API Resources as a Tree

Room 1 Room 2
Server 1 Server 2 Server 3 Server 4
Cluster 1 Cluster 2 Cluster 3 Cluster 4 Cluster 6Cluster 5

Подходы к хранению деревьев в RDB
• Adjacency List
id parent_id name
1 NULL Room 1
2 1 Server 1
3 1 Server 2
4 3 Cluster 3

Свойства Adjacency List:
•
Удобно вставлять элементы
•
Переносить поддерево
•
Легко получать непосредственных потомков/предков
•
Трудно получать поддерево (но если у вас PostgreSQL…)
INSERT INTO resources (parent_id, name) VALUES (2, ‘Cluster 1’);
UPDATE resources SET parent_id = 2 WHERE id=4;
SELECT * FROM resources r_left LEFT JOIN resources r_right
ON (r_left.id = r_right.parent);

WITH Queries. Common Table Expression (CTE)
•
В стандарте SQL-99
•
Поддеживается PosgreSQL, Oracle 11g, Microsoft SQL
Server, …
•
Не поддерживается MySQL, SQLLite
•
CTE вводит вспомогательный statement, который
можно представить как временную таблицу, которая
существует только для одного, последующего сразу за
ним запроса.

•
WITH RECURSIVE - Using RECURSIVE, a WITH query can refer to
its own output.
WITH RECURSIVE t(n) AS (
VALUES (1)
UNION ALL
SELECT n+1 FROM t WHERE n < 100
)
SELECT sum(n) FROM t;
“Note: Strictly speaking, this process is iteration not recursion,
but RECURSIVE is the terminology chosen by the SQL standards
committee.”

Свойства Adjacency List:
•
Легко получать поддерево используя CTE
WITH RECURSIVE resources_cte_tree(id, parent_id, name, depth) AS (
SELECT *, 0 AS depth FROM resources WHERE parent_id = 5
UNION ALL
SELECT r.*, rct.depth+1 AS depth FROM resources_cte_tree rct
JOIN resources ON (rct.id = resources.id)
)
SELECT * FROM resources_cte_tree;

•
Path Enumeration
id path name
1 /1 Room 1
2 /1/2 Server 1
3 /1/3 Server 2
4 /1/2/4 Cluster 3

Свойства Path Enumeration (Breadcrumbs thumbsup):
•
Легко вставлять элементы.
•
Легко получать непосредственных потомков/предков
•
Легко получать поддерево
•
Затратно перемещать поддерево
SELECT * FROM resources r_left LEFT JOIN resources r_right
ON (r_left.id = r_right.parent);
SELECT * FROM resources WHERE path LIKE ‘/room/1/%’;
INSERT INTO resources (name) VALUES (‘Rack ’) RETURNING id;
SELECT path as parent_path FROM resources WHERE id = 1;
UPDATE resources SET path = parent_path || ‘/’ || id;

Nested Sets
•
Каждый ресурс «кодирует» свои дочерние ресурсы 2
ключами-числами:
•
«Левое» число ресурса всегда меньше чем левое число его
потомков
•
«Правое» число ресурса всегда больше, чем «правое» число
его потомков

Id: 1
Room 1
Id: 2
Server 1
Id: 3
Server 2
Id: 4
Cluster 1
Id: 5
Cluster 2
Id: 6
Cluster 3
1 12
72 8 11
3 4 5 6 9 10

•
Nested Sets
id left_key right_key name
1 1 12 Room 1
2 2 7 Server 1
3 8 11 Server 2
4 3 4 Cluster 1
5 5 6 Cluster 2
6 9 10 Cluster 3

Свойства Nested Sets:
●
Легко получать поддерево потомков/предков
●
Трудно получить непосредственных предков/потомков (рецепт –
добавить поле parent_id и/или depth)
●
Трудно вставлять элемент
●
Трудно перемещать дерево
●
Можно хранить только одно дерево в одной таблице
SELECT id, name FROM resources WHERE left_key >= $left_key AND right_key
<= $right_key ORDER BY left_key
SELECT id, name, level FROM resources WHERE left_key
<= $left_key ANDright_key >= $right_key ORDER BY left_key

•
Closure Table (M2M)id name
1 Room 1
2 Server 1
3 Server 2
4 Cluster 1
5 Cluster 2
6 Cluster 3
7 Room 2
8 Server 3
9 Server 4
10 Cluster 4
11 Cluster 5
12 Cluster 6
id parent_id child_id
1 NULL 1
2 1 2
3 1 3
4 2 4
5 2 5
6 3 6
7 NULL 7
8 7 8
9 7 9
10 8 10
11 8 11
12 8 12
Room
1
Room
2
Server
1
Server
2
Server
3
Server
4
Cluster
1
Cluster
2
Cluster
3
Cluster
4
Cluster
6
Cluster
5

Свойства Closure Table
•
Легко запрашивать прямых потомков/предков
•
Легко вставлять новые элементы
•
Легко удалять элементы
•
Трудно запрашивать поддерево
SELECT r.* FROM resources r JOIN resources_tree t ON (r.id = t.child_id)
WHERE r.id = 1;
SELECT r.* FROM resources r JOIN resources_tree t ON (r.id = t.parent_id)
WHERE r.id = 1;
INSERT INTO resources (name) VALUES (‘Room 3’) RETURNING id;
INSERT INTO resources_tree (parent_id, child_id) VALUES (NULL, id);
DELETE FROM resources_tree WHERE parent_id = 1;
DELETE FROM resources WHERE id = 1;

Свойства Closure Table
•
Легко запрашивать поддерево SQL CTE (SQL Alchemy)
def get_subtree(root_id):
  tree_query = (
    db_base.db().query(Resource.id)
    .join(ResourcesTree,
          Resource.id == tree2resource_relation)
    .filter(ResourcesTree.parent_id == root_id)
    .cte(recursive=True)
  )
  tree_query = tree_query.union(
    db_base.db().query(Resource.id)
    .join(ResourcesTree, Resource.id == ResourcesTree.child_id)
    .join(tree_query, tree_query.c.id == ResourcesTree.parent_id)
  )
  return (db_base.db().query(models.Resource)
          .filter(tree_query.c.id == models.Resource.id))

Запрос прямых
потомков
Запрос
поддерева
Вставка нового
элемента
Изменение
поддерева
Adjacency List Легко Трудно* Легко Трудно
Path Enumeration Легко Легко Легко Трудно
Nested Sets Трудно** Легко Трудно Трудно
Closure Table Легко Трудно*** Легко Легко
* Легко, при использовании SQL CTE
** Легко, при введении полей parent_id и/или depth
*** Легко, при использовании SQL CTE, либо при добавлении ссылок к каждому потомку (не
всегда возможно)

Hierarchical and recursive queries in SQL
CONNECT BY is supported by EnterpriseDB,
Oracle database, CUBRID, IBM Informix
and DB2

Informative links:
Slides by Bill Karwin (of course):
http://www.slideshare.net/billkarwin/sql-antipatterns-strike-back/
http://www.slideshare.net/billkarwin/models-for-hierarchical-data
Nested Sets:
http://www.getinfo.ru/article610.html
Closure Table:
https://habrahabr.ru/post/263629/
https://
en.wikipedia.org/wiki/Hierarchical_and_recursive_queries_in_SQL

Normative links:
https://
www.postgresql.org/docs/current/static/queries-with.html
SQL-99 standards between 1999-2002:
ISO/IEC 9075-1:1999
ISO/IEC 9075-2:1999
ISO/IEC 9075-5:1999

Trees in RDBs

More Related Content

Similar to Trees in RDBs (13)

Trees in RDBs

Editor's Notes