该模块实现了用于表示多维立方体的cube数据类型。
Table F.2展示了cube类型合法的外部表示。 x、y等表示浮点数。
Table F.2. cube 外部表示
| 外部语法 | 含义 |
|---|---|
|
一个一维点 (或者长度为零的一维区间) |
( |
同上 |
|
n 维空间中的一个点,在内部表示为零体积立方体 |
( |
同上 |
( |
一个从x开始、到y结束的一维区间, 反过来也可以;顺序无关紧要 |
[( |
同上 |
( |
一个 n 维立方体,由一对对角相对的角点表示 |
[( |
同上 |
立方体的两个对角点以何种顺序输入都无关紧要。必要时, cube函数会自动交换这些值,以创建统一的 “左下角 — 右上角”内部表示。当两个角点重合时, cube只存储其中一个角点,并附带一个“is point”标志, 以避免浪费空间。
输入时会忽略空白字符,因此 [(与 x),(y)][ ( 相同。x ), ( y ) ]
值在内部以 64 位浮点数存储。这意味着有效数字超过大约 16 位的数值会被截断。
Table F.3展示了为cube类型提供的操作符。
Table F.3. cube 操作符
| 操作符 | 结果 | 描述 |
|---|---|---|
a = b |
boolean |
立方体 a 和 b 相同。 |
a && b |
boolean |
立方体 a 和 b 重叠。 |
a @> b |
boolean |
立方体 a 包含立方体 b。 |
a <@ b |
boolean |
立方体 a 包含在立方体 b 中。 |
a < b |
boolean |
立方体 a 小于立方体 b。 |
a <= b |
boolean |
立方体 a 小于或等于立方体 b。 |
a > b |
boolean |
立方体 a 大于立方体 b。 |
a >= b |
boolean |
立方体 a 大于或等于立方体 b。 |
a <> b |
boolean |
立方体 a 不等于立方体 b。 |
a -> n |
float8 |
获取立方体的第 n 个坐标(从 1 开始计数)。 |
a ~> n |
float8 |
按以下方式获取立方体的第 n 个坐标:n = 2 * k - 1 表示第 k 维的下界,n = 2 * k 表示第 k 维的上界。负的 n 表示相应正坐标值的相反数。该操作符专为支持 KNN-GiST 而设计。 |
a <-> b |
float8 |
a 和 b 之间的欧几里得距离。 |
a <#> b |
float8 |
a 和 b 之间的出租车距离(L-1 度量)。 |
a <=> b |
float8 |
a 和 b 之间的切比雪夫距离(L-无穷度量)。 |
(在 PostgreSQL 8.2 之前,包含操作符 @> 和 <@ 分别称为 @ 和 ~。这些名称仍然可用,但已弃用,最终将被删除。请注意,旧名称与核心几何数据类型以前采用的约定正好相反!)
标量排序操作符(<、>= 等)除了排序之外,在实际用途上没有太大意义。这些操作符首先比较第一个坐标;如果相等,再比较第二个坐标,依此类推。它们主要用于支持cube的 B-树索引操作符类,例如,当你希望在cube列上设置 UNIQUE 约束时可能会有用。
cube模块还为cube值提供了一个 GiST 索引操作符类。 cube GiST 索引可用于在WHERE子句中使用 =、&&、@> 和<@操作符搜索值。
此外,cube GiST 索引还可用于在ORDER BY子句中借助度量操作符 <->、<#>和 <=>查找最近邻。例如,三维点 (0.5, 0.5, 0.5) 的最近邻可以用下面的查询高效地找到:
SELECT c FROM test ORDER BY c <-> cube(array[0.5,0.5,0.5]) LIMIT 1;
~>操作符也可以这样使用,以便高效地检索按选定坐标排序后的前几个值。 例如,要获得按第一个坐标(左下角)升序排列的前几个立方体,可以使用下面的查询:
SELECT c FROM test ORDER BY c ~> 1 LIMIT 5;
要获得按右上角第一个坐标降序排列的二维立方体,可以使用:
SELECT c FROM test ORDER BY c ~> 3 DESC LIMIT 5;
Table F.4展示了可用函数。
Table F.4. cube 函数
| 函数 | 结果 | 描述 | 示例 |
|---|---|---|---|
cube(float8) |
cube |
创建一个一维立方体,其两个坐标相同。 | cube(1) == '(1)' |
cube(float8, float8) |
cube |
创建一个一维立方体。 | cube(1,2) == '(1),(2)' |
cube(float8[]) |
cube |
根据数组定义的坐标创建一个零体积立方体。 | cube(ARRAY[1,2]) == '(1,2)' |
cube(float8[], float8[]) |
cube |
创建一个立方体,其右上角和左下角坐标由这两个数组定义,这两个数组必须等长。 | cube(ARRAY[1,2], ARRAY[3,4]) == '(1,2),(3,4)' |
cube(cube, float8) |
cube |
通过向现有立方体增加一个维度来创建新的立方体,新坐标的两个端点取相同的值。 这可用于根据计算得到的值逐步构建立方体。 | cube('(1,2),(3,4)'::cube, 5) == '(1,2,5),(3,4,5)' |
cube(cube, float8, float8) |
cube |
通过向现有立方体增加一个维度来创建新的立方体。这可用于根据计算得到的值逐步构建立方体。 | cube('(1,2),(3,4)'::cube, 5, 6) == '(1,2,5),(3,4,6)' |
cube_dim(cube) |
integer |
返回立方体的维数。 | cube_dim('(1,2),(3,4)') == '2' |
cube_ll_coord(cube, integer) |
float8 |
返回立方体左下角的第 n 个坐标值。 |
cube_ll_coord('(1,2),(3,4)', 2) == '2' |
cube_ur_coord(cube, integer) |
float8 |
返回立方体右上角的第 n 个坐标值。 |
cube_ur_coord('(1,2),(3,4)', 2) == '4' |
cube_is_point(cube) |
boolean |
如果立方体是一个点,也就是定义它的两个角相同,则返回真。 | |
cube_distance(cube, cube) |
float8 |
返回两个立方体之间的距离。如果两个立方体都是点,这就是普通的距离函数。 | |
cube_subset(cube, integer[]) |
cube |
根据数组中给出的维度索引列表,从现有立方体创建一个新立方体。 可用于提取单个维度的端点、删除维度,或者按需要重新排列维度。 | cube_subset(cube('(1,3,5),(6,7,8)'), ARRAY[2]) == '(3),(7)' cube_subset(cube('(1,3,5),(6,7,8)'), ARRAY[3,2,1,1]) == '(5,3,1,1),(8,7,6,6)' |
cube_union(cube, cube) |
cube |
生成两个立方体的并集。 | |
cube_inter(cube, cube) |
cube |
生成两个立方体的交集。 | |
cube_enlarge(c cube, r double, n integer) |
cube |
将立方体至少 n 个维度的大小增加指定半径 r。如果半径为负,则改为缩小立方体。所有已定义的维度都会按半径 r 改变。左下角坐标减小 r,右上角坐标增大 r。如果某个左下角坐标增大到超过对应的右上角坐标(这只可能在 r < 0 时发生),则将两个坐标都设为它们的平均值。如果 n 大于已定义维度数且立方体正在扩大(r > 0),则添加额外维度,使总数达到 n;额外坐标的初始值使用 0。此函数对于创建点周围的边界框、以搜索附近点很有用。 |
cube_enlarge('(1,2),(3,4)', 0.5, 3) == '(0.5,1.5,-0.5),(3.5,4.5,0.5)' |
下面这个并集:
select cube_union('(0,5,2),(2,3,1)', '0');
cube_union
-------------------
(0, 0, 0),(2, 5, 2)
(1 row)
并不违背常识,下面这个交集也是如此:
select cube_inter('(0,-1),(1,1)', '(-2),(2)');
cube_inter
-------------
(0, 0),(1, 0)
(1 row)
在所有对不同维度立方体执行的二元操作中,都假定维度较低的那个是一个笛卡尔投影, 也就是说,在字符串表示中省略的坐标位置上补 0。上面的例子等价于:
cube_union('(0,5,2),(2,3,1)','(0,0,0),(0,0,0)');
cube_inter('(0,-1),(1,1)','(-2,0),(2,0)');
下面的包含谓词使用的是点语法,但实际上第二个参数在内部表示为一个 box。 这种语法使我们无须单独定义点类型以及用于 (box,point) 谓词的函数。
select cube_contains('(0,0),(1,1)', '0.5,0.5');
cube_contains
--------------
t
(1 row)
有关用法示例,请参见回归测试sql/cube.sql。
为了避免用户轻易把事情弄坏,立方体的维数上限被设为 100。 如果需要更大的值,可在cubedata.h中修改该限制。
原作者:Gene Selkov, Jr. <selkovjr@mcs.anl.gov>, 阿贡国家实验室数学与计算机科学部。
我首先要感谢 Joe Hellerstein 教授 (https://dsf.berkeley.edu/jmh/), 他为我阐明了 GiST (http://gist.cs.berkeley.edu/) 的要旨; 也感谢他曾经的学生 Andy Dong 为 Illustra 编写了示例。 我同样感谢过去和现在所有的 Postgres 开发者, 他们使我得以创造自己的世界并在其中不受打扰地生活。 我还要感谢阿贡实验室以及美国能源部,多年来始终如一地支持我的数据库研究。
Bruno Wolff III <bruno@wolff.to> 在 2002 年 8 月和 9 月 对该软件包做了一些小更新,包括将精度从单精度改为双精度,并增加了一些新函数。
Joshua Reich <josh@root.net> 在 2006 年 7 月做了进一步更新。 这些更新包括加入cube(float8[], float8[]), 并清理代码,使其使用 V1 调用协议而不是已废弃的 V0 协议。