人大金仓（Kingbase）数据库高阶函数详解

人大金仓（Kingbase）数据库高阶函数详解

人大金仓（Kingbase）数据库是一款基于 PostgreSQL 的国产关系型数据库(PostgreSQL 高阶函数详解：全面深入的功能与实用示例 )，提供了丰富的高阶函数，以支持复杂的数据处理和分析任务。本文将对人大金仓数据库中的高阶函数进行详尽的介绍，包括递归查询、数学函数、集合操作符、字符串函数、JSON 函数、时间函数、聚合函数、地理空间函数和窗口函数。这些函数不仅帮助用户高效地处理数据，还支持各种高级操作，如层级数据查询、地理信息处理和复杂的统计计算。通过详细的示例和解释，本文旨在帮助开发者深入理解并应用这些强大的功能，提升数据处理能力和工作效率。

1. 递归查询

递归查询用于处理层级结构或树状数据。它通过一个公共表表达式（CTE）实现自我引用，从而处理复杂的递归逻辑。

语法：

WITH RECURSIVE cte_name AS (-- 非递归部分SELECT ...UNION ALL-- 递归部分SELECT ...
)
SELECT * FROM cte_name;

详细示例：

示例 1: 员工层级结构

这个示例展示了如何使用递归查询来处理员工的层级结构数据：

-- 创建员工表
CREATE TABLE employees (emp_id SERIAL PRIMARY KEY,emp_name VARCHAR(100),manager_id INTEGER
);-- 插入数据
INSERT INTO employees (emp_name, manager_id) VALUES
('Alice', NULL),  -- CEO
('Bob', 1),       -- Reports to Alice
('Charlie', 1),   -- Reports to Alice
('David', 2),     -- Reports to Bob
('Eve', 3);       -- Reports to Charlie-- 查询员工层级
WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (SELECT emp_id, emp_name, manager_id, 1 AS levelFROM employeesWHERE manager_id IS NULLUNION ALLSELECT e.emp_id, e.emp_name, e.manager_id, eh.level + 1FROM employees eINNER JOIN employee_hierarchy eh ON e.manager_id = eh.emp_id
)
SELECT * FROM employee_hierarchy;

解释：

• WITH RECURSIVE 定义了一个递归的 CTE。
• 非递归部分选择了最顶层的员工（即没有经理的员工）。
• 递归部分通过连接 employees 表和 employee_hierarchy CTE 来处理层级结构。

示例 2: 组织结构树

这个示例展示了如何用递归查询来生成组织结构树：

-- 假设有如下表格
CREATE TABLE org_structure (id SERIAL PRIMARY KEY,name VARCHAR(100),parent_id INTEGER
);-- 插入数据
INSERT INTO org_structure (name, parent_id) VALUES
('Company', NULL),
('Department A', 1),
('Department B', 1),
('Team A1', 2),
('Team B1', 3);-- 查询组织结构
WITH RECURSIVE org_tree AS (SELECT id, name, parent_id, 1 AS depthFROM org_structureWHERE parent_id IS NULLUNION ALLSELECT o.id, o.name, o.parent_id, ot.depth + 1FROM org_structure oINNER JOIN org_tree ot ON o.parent_id = ot.id
)
SELECT * FROM org_tree;

解释：

• WITH RECURSIVE 用于创建一个递归的 CTE，org_tree。
• 初始部分选择根节点（parent_id IS NULL）。
• 递归部分连接父节点和子节点，以构建完整的组织结构树。

2. 数学函数

数学函数用于执行各种数学计算。

常用函数：

• ABS(): 取绝对值
• ROUND(): 四舍五入
• CEIL(): 向上取整
• FLOOR(): 向下取整
• POWER(): 计算幂
• SQRT(): 计算平方根

详细示例：

示例 1: 基本数学操作

SELECT ABS(-5) AS absolute_value,          -- 计算绝对值ROUND(3.14159, 2) AS rounded_value, -- 四舍五入到小数点后两位CEIL(4.2) AS ceiling_value,        -- 向上取整到最接近的整数FLOOR(4.8) AS floor_value,         -- 向下取整到最接近的整数POWER(2, 3) AS power_value,        -- 计算 2 的 3 次方SQRT(16) AS square_root;           -- 计算 16 的平方根

解释：

• ABS() 计算一个数的绝对值。
• ROUND() 四舍五入到指定的小数位数。
• CEIL() 向上取整到最接近的整数。
• FLOOR() 向下取整到最接近的整数。
• POWER() 计算一个数的幂。
• SQRT() 计算一个数的平方根。

示例 2: 复合数学运算

-- 计算复合值
SELECT (POWER(3, 2) + 5) / SQRT(25) AS complex_calculation;

解释：

• 计算 3 的 2 次方，加 5，然后除以 25 的平方根。

3. 集合操作符

集合操作符用于对集合进行操作，如并集、交集和差集。

常用操作符：

• UNION: 并集
• INTERSECT: 交集
• EXCEPT: 差集

详细示例：

示例 1: 并集、交集、差集

-- 创建示例表
CREATE TABLE set_a (value INTEGER);
CREATE TABLE set_b (value INTEGER);-- 插入数据
INSERT INTO set_a VALUES (1), (2), (3);
INSERT INTO set_b VALUES (2), (3), (4);-- 并集
SELECT value FROM set_a
UNION
SELECT value FROM set_b;-- 交集
SELECT value FROM set_a
INTERSECT
SELECT value FROM set_b;-- 差集
SELECT value FROM set_a
EXCEPT
SELECT value FROM set_b;

解释：

• UNION 返回两个集合的并集，即两个集合中的所有元素，去重。
• INTERSECT 返回两个集合的交集，即两个集合中都存在的元素。
• EXCEPT 返回两个集合的差集，即存在于第一个集合但不存在于第二个集合的元素。

示例 2: 多集合操作

-- 创建更多示例数据
CREATE TABLE set_c (value INTEGER);
INSERT INTO set_c VALUES (3), (4), (5);-- 结合多个集合操作
SELECT value FROM set_a
UNION
SELECT value FROM set_b
INTERSECT
SELECT value FROM set_c
EXCEPT
SELECT value FROM set_b;

解释：

• UNION 和 INTERSECT 和 EXCEPT 可以组合使用，以获得更复杂的集合操作结果。

4. 字符串函数

字符串函数用于操作和处理字符串。

常用函数：

• LENGTH(): 获取字符串长度
• SUBSTRING(): 提取子字符串
• CONCAT(): 连接字符串
• REPLACE(): 替换字符串
• TRIM(): 去除字符串两端的空格
• UPPER(): 转为大写
• LOWER(): 转为小写

详细示例：

示例 1: 基本字符串操作

SELECT LENGTH('Hello, Kingbase!') AS length,                -- 字符串长度SUBSTRING('Hello, Kingbase!', 8, 8) AS substring,    -- 提取子字符串CONCAT('Hello, ', 'Kingbase!') AS concatenated,      -- 连接字符串REPLACE('Hello, Kingbase!', 'Kingbase', 'World') AS replaced, -- 替换字符串TRIM('   Hello, Kingbase!   ') AS trimmed,           -- 去除两端空格UPPER('Hello, Kingbase!') AS uppercase,             -- 转为大写LOWER('Hello, Kingbase!') AS lowercase;             -- 转为小写

解释：

• LENGTH() 计算字符串的长度。
• SUBSTRING() 提

取指定位置和长度的子字符串。

• CONCAT() 连接多个字符串。
• REPLACE() 替换字符串中的指定子串。
• TRIM() 去除字符串两端的空格。
• UPPER() 和 LOWER() 分别将字符串转换为大写或小写。

示例 2: 格式化字符串

-- 格式化字符串
SELECT TO_CHAR(1234.5678, 'FM9999.00') AS formatted_number, -- 格式化数字TO_CHAR(NOW(), 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') AS formatted_date; -- 格式化日期时间

解释：

• TO_CHAR() 用于将数字或日期格式化为指定的字符串格式。

5. JSON 函数

JSON 函数用于处理 JSON 数据类型。

常用函数：

• JSON_EXTRACT_PATH(): 提取 JSON 数据路径
• JSONB_SET(): 更新 JSONB 数据
• TO_JSON(): 转换为 JSON
• JSON_AGG(): 聚合为 JSON 数组
• JSON_OBJECT_AGG(): 聚合为 JSON 对象

详细示例：

示例 1: 基本 JSON 操作

-- 创建 JSON 表
CREATE TABLE json_data (id SERIAL PRIMARY KEY,data JSONB
);-- 插入数据
INSERT INTO json_data (data) VALUES
('{"name": "Alice", "age": 30, "city": "New York"}'),
('{"name": "Bob", "age": 25, "city": "Los Angeles"}');-- 提取 JSON 数据
SELECTdata->>'name' AS name,data->>'age' AS age
FROM json_data;-- 更新 JSON 数据
UPDATE json_data
SET data = JSONB_SET(data, '{age}', '"31"')
WHERE data->>'name' = 'Alice';-- 聚合为 JSON 数组
SELECT JSON_AGG(data) AS json_array
FROM json_data;

解释：

• data->>'name' 提取 JSON 对象中的 name 字段。
• JSONB_SET() 更新 JSONB 数据的指定字段。
• JSON_AGG() 聚合 JSON 数据为 JSON 数组。

示例 2: JSON 对象聚合

-- 聚合为 JSON 对象
SELECT JSON_OBJECT_AGG(name, age) AS name_age_json
FROM json_data;

解释：

• JSON_OBJECT_AGG() 将字段名和值聚合为 JSON 对象。

6. 时间函数

时间函数用于处理日期和时间。

常用函数：

• NOW(): 当前时间
• DATE_PART(): 提取日期部分
• AGE(): 计算时间差
• DATE_TRUNC(): 截断时间到指定精度
• TO_CHAR(): 格式化日期时间

详细示例：

示例 1: 基本时间操作

SELECT NOW() AS current_time,                          -- 当前时间DATE_PART('year', NOW()) AS current_year,       -- 提取当前年份AGE('2024-08-03', '2000-01-01') AS age_difference; -- 计算年龄差

解释：

• NOW() 返回当前时间。
• DATE_PART() 提取当前日期的年份部分。
• AGE() 计算两个日期之间的时间差。

示例 2: 更复杂的时间处理

-- 时间截断和格式化
SELECT DATE_TRUNC('month', NOW()) AS start_of_month,    -- 当前月份的开始TO_CHAR(NOW(), 'YYYY-MM-DD HH24:MI:SS') AS formatted_now; -- 格式化时间

解释：

• DATE_TRUNC() 将时间截断到指定精度（例如，月份的开始）。
• TO_CHAR() 格式化时间为指定格式的字符串。

7. 聚合函数

聚合函数用于汇总数据。

常用函数：

• SUM(): 求和
• AVG(): 求平均值
• MAX(): 求最大值
• MIN(): 求最小值
• COUNT(): 计数
• GROUP_CONCAT(): 将多个行连接成一个字符串

详细示例：

示例 1: 基本聚合操作

-- 创建示例表
CREATE TABLE sales (amount NUMERIC);-- 插入数据
INSERT INTO sales (amount) VALUES (100), (200), (300);-- 使用聚合函数
SELECT SUM(amount) AS total_sales,        -- 总销售额AVG(amount) AS average_sales,      -- 平均销售额MAX(amount) AS max_sales,          -- 最大销售额MIN(amount) AS min_sales,          -- 最小销售额COUNT(amount) AS number_of_sales   -- 销售数量
FROM sales;

解释：

• SUM() 计算销售额的总和。
• AVG() 计算销售额的平均值。
• MAX() 和 MIN() 分别计算销售额的最大值和最小值。
• COUNT() 计算销售记录的数量。

示例 2: 分组聚合

-- 创建示例表
CREATE TABLE department_sales (department VARCHAR(100),amount NUMERIC
);-- 插入数据
INSERT INTO department_sales (department, amount) VALUES
('Electronics', 1000),
('Furniture', 1500),
('Electronics', 2000),
('Furniture', 1200);-- 按部门汇总销售额
SELECT department,SUM(amount) AS total_sales,COUNT(amount) AS number_of_sales
FROM department_sales
GROUP BY department;

解释：

• GROUP BY 将销售数据按部门分组，并计算每个部门的总销售额和销售数量。

8. 地理空间函数

地理空间函数用于处理地理空间数据。

常用函数：

• ST_Distance(): 计算两点间距离
• ST_Contains(): 判断一个几何对象是否包含另一个
• ST_Intersects(): 判断两个几何对象是否相交
• ST_Buffer(): 创建缓冲区

详细示例：

示例 1: 基本地理空间操作

-- 创建示例表
CREATE TABLE locations (name VARCHAR(100), geom GEOMETRY);-- 插入数据
INSERT INTO locations (name, geom) VALUES 
('PointA', 'POINT(0 0)'),
('PointB', 'POINT(1 1)');-- 计算两点间距离
SELECT ST_Distance(a.geom, b.geom) AS distance
FROM locations a, locations b
WHERE a.name = 'PointA' AND b.name = 'PointB';

解释：

• ST_Distance() 计算两个地理点之间的距离。

示例 2: 判断几何对象是否相交

-- 创建示例表
CREATE TABLE geoms (name VARCHAR(100), geom GEOMETRY);-- 插入数据
INSERT INTO geoms (name, geom) VALUES 
('Area1', 'POLYGON((0 0, 0 10, 10 10, 10 0, 0 0))'),
('Area2', 'POLYGON((5 5, 5 15, 15 15, 15 5, 5 5))');-- 判断两个区域是否相交
SELECT ST_Intersects(a.geom, b.geom) AS intersects
FROM geoms a, geoms b
WHERE a.name = 'Area1' AND b.name = 'Area2';

解释：

• ST_Intersects() 判断两个几何对象是否相交。

示例 3: 创建缓冲区

-- 创建示例表
CREATE TABLE points (name VARCHAR(100), geom GEOMETRY);-- 插入数据
INSERT INTO points (name, geom) VALUES 
('Point1', 'POINT(0 0)'),
('Point2', 'POINT(1 1)');-- 创建缓冲区
SELECT ST_Buffer(geom, 2) AS buffer
FROM points
WHERE name = 'Point1';

解释：

• ST_Buffer() 创建一个以指定距离为半径的缓冲区。

9. 窗口函数

窗口函数用于在查询结果集的特定窗口内执行计算。

常用窗口函数：

• ROW_NUMBER(): 行号
• RANK(): 排名
• DENSE_RANK(): 紧密排名
• NTILE(): 分组
• SUM(): 窗口内求和
• AVG(): 窗口内求平均值
• LEAD(): 获取后续行的值
• LAG(): 获取前一行的值

详细示例：

示例 1: 行号和排名

-- 创建示例表
CREATE TABLE sales_data (sale_date DATE,amount NUMERIC
);-- 插入数据
INSERT INTO sales_data (sale_date, amount) VALUES 
('2024-08-01', 100),
('2024-08-02', 200),
('2024-08-03', 150);-- 使用窗口函数
SELECT sale_date,amount,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY amount DESC) AS row_num,  -- 行号RANK() OVER (ORDER BY amount DESC) AS rank,           -- 排名DENSE_RANK() OVER (ORDER BY amount DESC) AS dense_rank -- 紧密排名
FROM sales_data;

解释：

• ROW_NUMBER() 为每行分配一个唯一的行号。
• RANK() 为每行分配一个排名，存在并列的情况。
• DENSE_RANK() 与 RANK() 类似，但排名不会跳过。

示例 2: 窗口内聚合

-- 使用窗口函数进行聚合
SELECT sale_date,amount,SUM(amount) OVER (ORDER BY sale_date ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW) AS cumulative_sales, -- 累计销售额LAG(amount) OVER (ORDER BY sale_date) AS previous_amount,  -- 前一行的销售额LEAD(amount) OVER (ORDER BY sale_date) AS next_amount        -- 后续行的销售额
FROM sales_data;

解释：

• SUM() 计算当前行之前（包括当前行）的累计销售额。
• LAG() 和 LEAD() 分别获取前一行和后续行的销售额。

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总结

本文深入探讨了人大金仓（Kingbase）数据库中的高阶函数，包括递归查询、数学函数、集合操作符、字符串函数、JSON 函数、时间函数、聚合函数、地理空间函数和窗口函数。每种函数的介绍都配备了详细的示例和解释，以展示其实际应用和操作细节。这些高阶函数不仅扩展了数据处理的能力，还使得复杂的数据分析和操作变得更加高效和灵活。通过掌握这些函数，开发者能够更好地处理层级数据、进行数学运算、操作字符串和JSON数据、处理时间信息、执行聚合分析、处理地理空间数据，以及利用窗口函数进行高级统计分析。这些功能的掌握将大大提升数据处理的能力和开发效率，使得人大金仓数据库成为一个更加强大的数据管理和分析工具。