SQLAlchemy、array_agg 和匹配输入列表

Question

我正在尝试更充分地使用 SQLAlchemy，而不是在遇到困境的第一个迹象时退回到纯 SQL。在这种情况下，我在 Postgres 数据库 (9.5) 中有一个表，它通过将单个项目 atom_id 与组标识符 group_id 相关联，将一组整数存储为一个组。

给定atom_ids 的列表，我希望能够确定group_id 的集合（如果有的话）atom_ids 属于哪个集合。仅使用 group_id 和 atom_id 列即可解决此问题。

现在我试图概括这样一个“组”不仅由atom_ids 的列表组成，还由其他上下文组成。在下面的示例中，列表通过包含 sequence 列进行排序，但从概念上讲，可以使用其他列代替，例如 weight 列，它为每个 atom_id 提供一个 [0,1] 浮点值，表示atom 在组中的“份额”。

以下是演示我的问题的大部分单元测试。

首先，一些设置：

def test_multi_column_grouping(self):
    class MultiColumnGroups(base.Base):
        __tablename__ = 'multi_groups'

        group_id = Column(Integer)
        atom_id = Column(Integer)
        sequence = Column(Integer)  # arbitrary 'other' column.  In this case, an integer, but it could be a float (e.g. weighting factor)

    base.Base.metadata.create_all(self.engine)

    # Insert 6 rows representing 2 different 'groups' of values
    vals = [
        # Group 1
        {'group_id': 1, 'atom_id': 1, 'sequence': 1},
        {'group_id': 1, 'atom_id': 2, 'sequence': 2},
        {'group_id': 1, 'atom_id': 3, 'sequence': 3},
        # Group 2
        {'group_id': 2, 'atom_id': 1, 'sequence': 3},
        {'group_id': 2, 'atom_id': 2, 'sequence': 2},
        {'group_id': 2, 'atom_id': 3, 'sequence': 1},
    ]

    self.session.bulk_save_objects(
        [MultiColumnGroups(**x) for x in vals])
    self.session.flush()

    self.assertEqual(6, len(self.session.query(MultiColumnGroups).all()))

现在，我想查询上表以找出一组特定的输入属于哪个组。我正在使用（命名的）元组列表来表示查询参数。

    from collections import namedtuple
    Entity = namedtuple('Entity', ['atom_id', 'sequence'])
    values_to_match = [
        # (atom_id, sequence)
        Entity(1, 3),
        Entity(2, 2),
        Entity(3, 1),
        ]
    # The above list _should_ match with `group_id == 2`

原始 SQL 解决方案。我宁愿不要依赖于此，因为本练习的一部分是学习更多 SQLAlchemy。

    r = self.session.execute('''
        select group_id
        from multi_groups
        group by group_id
        having array_agg((atom_id, sequence)) = :query_tuples
        ''', {'query_tuples': values_to_match}).fetchone()
    print(r)  # > (2,)
    self.assertEqual(2, r[0])

这是上面的原始 SQL 解决方案，相当直接地转换为 损坏的 SQLAlchemy 查询。运行此程序会产生 psycopg2 错误：(psycopg2.ProgrammingError) operator does not exist: record[] = integer[]。我相信我需要将array_agg 转换为int[]？只要分组列都是整数（如果需要，这是一个可接受的限制），这将起作用，但理想情况下，这将适用于混合类型的输入元组/表列。

    from sqlalchemy import tuple_
    from sqlalchemy.dialects.postgresql import array_agg

    existing_group = self.session.query(MultiColumnGroups).\
        with_entities(MultiColumnGroups.group_id).\
        group_by(MultiColumnGroups.group_id).\
        having(array_agg(tuple_(MultiColumnGroups.atom_id, MultiColumnGroups.sequence)) == values_to_match).\
        one_or_none()

    self.assertIsNotNone(existing_group)
    print('|{}|'.format(existing_group))

上面的session.query() 关闭了吗？我是否在这里蒙蔽了自己，并且错过了可以通过其他方式解决此问题的超级明显的东西？

Answer 1

我认为您的解决方案会产生不确定的结果，因为组中的行未指定顺序，因此数组聚合和给定数组之间的比较可能会基于此产生真或假：

[local]:5432 u@sopython*=> select group_id
[local] u@sopython- > from multi_groups 
[local] u@sopython- > group by group_id
[local] u@sopython- > having array_agg((atom_id, sequence)) = ARRAY[(1,3),(2,2),(3,1)];
 group_id 
----------
        2
(1 row)

[local]:5432 u@sopython*=> update multi_groups set atom_id = atom_id where atom_id = 2;
UPDATE 2
[local]:5432 u@sopython*=> select group_id                                             
from multi_groups 
group by group_id
having array_agg((atom_id, sequence)) = ARRAY[(1,3),(2,2),(3,1)];
 group_id 
----------
(0 rows)

您可以对两者应用排序，或者尝试完全不同的方法：您可以使用 relational division 代替数组比较。

为了进行划分，您必须从Entity 记录列表中形成一个临时关系。同样，有很多方法可以解决这个问题。这是一个使用非嵌套数组的方法：

In [112]: vtm = select([
     ...:     func.unnest(postgresql.array([
     ...:         getattr(e, f) for e in values_to_match
     ...:     ])).label(f)
     ...:     for f in Entity._fields
     ...: ]).alias()

另一个使用联合：

In [114]: vtm = union_all(*[
     ...:     select([literal(e.atom_id).label('atom_id'),
     ...:             literal(e.sequence).label('sequence')])
     ...:     for e in values_to_match
     ...: ]).alias()

临时表也可以。

使用手头的新关系，您希望找到“找到那些不存在组中不存在实体的multi_groups”的答案。这是一个可怕的句子，但有道理：

In [117]: mg = aliased(MultiColumnGroups)

In [119]: session.query(MultiColumnGroups.group_id).\
     ...:     filter(~exists().
     ...:         select_from(vtm).
     ...:         where(~exists().
     ...:             where(MultiColumnGroups.group_id == mg.group_id).
     ...:             where(tuple_(vtm.c.atom_id, vtm.c.sequence) ==
     ...:                   tuple_(mg.atom_id, mg.sequence)).
     ...:             correlate_except(mg))).\
     ...:     distinct().\
     ...:     all()
     ...: 
Out[119]: [(2)]

---

另一方面，您也可以只选择组与给定实体的交集：

In [19]: gs = intersect(*[
    ...:     session.query(MultiColumnGroups.group_id).
    ...:         filter(MultiColumnGroups.atom_id == vtm.atom_id,
    ...:                MultiColumnGroups.sequence == vtm.sequence)
    ...:     for vtm in values_to_match
    ...: ])

In [20]: session.execute(gs).fetchall()
Out[20]: [(2,)]

---

错误

ProgrammingError: (psycopg2.ProgrammingError) operator does not exist: record[] = integer[]
LINE 3: ...gg((multi_groups.atom_id, multi_groups.sequence)) = ARRAY[AR...
                                                             ^
HINT:  No operator matches the given name and argument type(s). You might need to add explicit type casts.
 [SQL: 'SELECT multi_groups.group_id AS multi_groups_group_id \nFROM multi_groups GROUP BY multi_groups.group_id \nHAVING array_agg((multi_groups.atom_id, multi_groups.sequence)) = %(array_agg_1)s'] [parameters: {'array_agg_1': [[1, 3], [2, 2], [3, 1]]}] (Background on this error at: http://sqlalche.me/e/f405)

是您的values_to_match 首先转换为列表列表（原因未知）然后converted to an array by your DB-API driver 的结果。它产生一个整数数组，而不是记录数组（int，int）。使用 raw DB-API connection 和光标，传递元组列表可以按您的预期工作。

在 SQLAlchemy 中，如果您将列表 values_to_match 包装为 sqlalchemy.dialects.postgresql.array()，它会按照您的预期工作，但请记住结果是不确定的。