ToprowDB Dynamic Server 查询优化技术---子查询优化--02-4

本文对比分析了PostgreSQL、MySQL及ToprowDB对不同类型的SQL子查询(如ANY/SOME/ALL)的执行计划与优化策略,揭示了各自的特点与优势。

1.2.2 PostgreSQL

1.2.2.1 S6语句

查看查询执行计划,子查询被优化(采用物化的方式,使得子查询结果被缓存,既子查询只执行一次)。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT b1 FROM t1);

 Nested Loop Semi Join  (cost=0.00..41707.39 rows=680 width=12)

   Join Filter: (t3.b3 >= t1.b1)

   ->  Seq Scan on t3  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=12)

   ->  Materialize  (cost=0.00..40.60 rows=2040 width=4)

         ->  Seq Scan on t1  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=4)

1.2.2.2 S7语句

查看查询执行计划,子查询被优化(采用半连接)。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT a1 FROM t1);

 Nested Loop Semi Join  (cost=0.15..377.82 rows=680 width=12)

   ->  Seq Scan on t3  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=12)

   ->  Index Only Scan using t1_a1_key on t1  (cost=0.15..12.08 rows=680 width=4)

         Index Cond: (a1 <= t3.b3)

1.2.2.3 S8语句

查看查询执行计划,子查询被优化(采用半连接)。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= SOME (SELECT a1 FROM t1);

 Nested Loop Semi Join  (cost=0.15..377.82 rows=680 width=12)

   ->  Seq Scan on t3  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=12)

   ->  Index Only Scan using t1_a1_key on t1  (cost=0.15..12.08 rows=680 width=4)

         Index Cond: (a1 >= t3.b3)

1.2.2.4 S9语句

查看查询执行计划,子查询被优化。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 = SOME (SELECT a1 FROM t1);

 Hash Semi Join  (cost=55.90..103.00 rows=1020 width=12)

   Hash Cond: (t3.b3 = t1.a1)

   ->  Seq Scan on t3  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=12)

   ->  Hash  (cost=30.40..30.40 rows=2040 width=4)

         ->  Seq Scan on t1  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=4)

1.2.2.5 S10语句

查看查询执行计划,子查询没有被优化。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1);

 Seq Scan on t3  (cost=0.00..46649.50 rows=1020 width=12)

   Filter: (SubPlan 1)

   SubPlan 1

     ->  Materialize  (cost=0.00..40.60 rows=2040 width=4)

           ->  Seq Scan on t1  (cost=0.00..30.40 rows=2040 width=4)

 

1.2.2.6 S11语句

查看查询执行计划,子查询被优化(采用半连接)。

查看查询执行计划,子查询没有被优化。

postgres=# EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1 WHERE a3=a1);

 Seq Scan on t3  (cost=0.00..8527.00 rows=1020 width=12)

   Filter: (SubPlan 1)

   SubPlan 1

     ->  Index Only Scan using t1_a1_key on t1  (cost=0.15..8.17 rows=1 width=4)

           Index Cond: (a1 = t3.a3)

 

1.2.3 MySQL

1.2.3.1 S6语句

查看查询执行计划,子查询没有被优化。

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT b1 FROM t1);

+----+-------------+-------+------+------+-------------+

| id | select_type | table | type | key  | Extra       |

+----+-------------+-------+------+------+-------------+

|  1 | PRIMARY     | t3    | ALL  | NULL | Using where |

|  2 | SUBQUERY    | t1    | ALL  | NULL | NULL        |

+----+-------------+-------+------+------+-------------+

2 rows in set (0.04 sec)

1.2.3.2 S7语句

查看查询执行计划,子查询没有被优化(但注意“Select tables optimized away”,表明子查询被使用特有的技术进行了优化,但不是常规的子查询被上拉的优化方式)。

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT a1 FROM t1);

+----+-------------+-------+------+------+------------------------------+

| id | select_type | table | type | key  | Extra                        |

+----+-------------+-------+------+------+------------------------------+

|  1 | PRIMARY     | t3    | ALL  | NULL | Using where                  |

|  2 | SUBQUERY    | NULL  | NULL | NULL | Select tables optimized away |

+----+-------------+-------+------+------+------------------------------+

2 rows in set (0.00 sec)

1.2.3.3 S8语句

查看查询执行计划,子查询被优化(采用半连接)。

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= SOME (SELECT a1 FROM t1);

+----+-------------+-------+------+------+------------------------------+

| id | select_type | table | type | key  | Extra                        |

+----+-------------+-------+------+------+------------------------------+

|  1 | PRIMARY     | t3    | ALL  | NULL | Using where                  |

|  2 | SUBQUERY    | NULL  | NULL | NULL | Select tables optimized away |

+----+-------------+-------+------+-----+------------------------------+

2 rows in set (0.00 sec)

1.2.3.4 S9语句

查看查询执行计划,子查询被优化

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 = SOME (SELECT a1 FROM t1);

+----+-------------+-------+-------+------+----------------------------------------------------+

| id | select_type | table | type  | key  | Extra                                              |

+----+-------------+-------+-------+------+----------------------------------------------------+

|  1 | SIMPLE      | t1    | index | a1   | Using index                                        |

|  1 | SIMPLE      | t3    | ALL   | NULL | Using where; Using join buffer (Block Nested Loop) |

+----+-------------+-------+-------+------+----------------------------------------------------+

2 rows in set (0.00 sec)

1.2.3.5 S10语句

查看查询执行计划,子查询没有被优化。

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1);

+----+-------------+-------+-------+------+-------------+

| id | select_type | table | type  | key  | Extra       |

+----+-------------+-------+-------+------+-------------+

|  1 | PRIMARY     | t3    | ALL   | NULL | Using where |

|  2 | SUBQUERY    | t1    | index | a1   | Using index |

+----+-------------+-------+-------+------+-------------+

2 rows in set (0.00 sec)

 

1.2.3.6 S11语句

查看查询执行计划,子查询没有被优化。

mysql> EXPLAIN SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1 WHERE a3=a1);

+----+--------------------+-------+------+------+--------------------------+

| id | select_type        | table | type | key  | Extra                    |

+----+--------------------+-------+------+------+--------------------------+

|  1 | PRIMARY            | t3    | ALL  | NULL | Using where              |

|  2 | DEPENDENT SUBQUERY | t1    | ref  | a1   | Using where; Using index |

+----+--------------------+-------+------+------+--------------------------+

2 rows in set (0.00 sec)

 

1.2.4 对比

我们把原始的SQL语句复制一份,目的是查阅方便。

 

S6: SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT b1 FROM t1);

S7: SELECT * FROM t3 WHERE b3 >= ANY (SELECT a1 FROM t1);

S8: SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= SOME (SELECT a1 FROM t1);

S9: SELECT * FROM t3 WHERE b3 = SOME (SELECT a1 FROM t1);

S10: SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1);

S11: SELECT * FROM t3 WHERE b3 <= ALL (SELECT a1 FROM t1 WHERE a3=a1);

 

然后对比如下:

SQL语句

语句特点

ToprowDB

PostgreSQL

MySQL

S6

非相关子查询,>= ANY操作,b1普通列

Join优化

Semi Join优化+ 物化(非相关子查询)

没有被优化

S7

非相关子查询,>= ANY操作,a1索引键

Join优化

Semi Join优化+ 索引扫描

特定的优化

S8

非相关子查询,<= SOME操作,a1索引键

Join优化

Semi Join优化+ 索引扫描

特定的优化

S9

非相关子查询,= SOME操作,a1索引键

没有被优化

Semi Join优化

被优化

S10

非相关子查询,<= ALL操作,a1索引键

没有被优化

没有被优化

特定的优化

S11

相关子查询<= ALL操作,a1索引键,条件a3=a1索引键

Semi Join优化

没有被优化

特定的优化

分析:

从整体上看,对于ANY/SOME/ALL类型的子查询,PostgreSQLMySQLToprowDB各有特色,MySQL表面上没有上拉子查询显得弱一些,但是内部启用了索引在子查询的目标列上进行聚集运算(利用索引求最大值最小值,对比S6S7),极大地加快了执行速度,这也是上面的表中用“特定的优化”表达的含义

对比S8S9,可以看出,ToprowDBS9没有提供优化,而PostgreSQLMySQL能够优化,这一点ToprowDB需要努力

对比S11ToprowDBMySQL强于PostgreSQL

 

在子查询优化的第一篇中,我们发现MySQLIN子查询优化技术高于其他数据库,而本篇重,EXISTS类型的子查询,MySQL又弱于PostgreSQLToprowDB ,而ANY/SOME/ALL类型的子查询三者几乎打平,所以我们可以认为三者子查询的优化能力各有所长。

1.3 还有其他类型的子查询吗?

前面几节,看到了形形色色的各种子查询语句,种类众多显得琳琅满目,子查询的内容和形式十分地丰富多彩。但是,这些尚没有囊括到所有的类型,比如NOT INNOT EXISTS、各种ANY=ANY>ANY>=ANY<ANY<=ANY)和类型ANY的各种SOME、各种ALL等等。

这些格式的子查询,我们不再举例,留待大家自己探讨。

内容概要:本文介绍了一个基于冠豪猪优化算法(CPO)的无人机三维路径规划项目,利用Python实现了在复杂三维环境中为无人机规划安全、高效、低能耗飞行路径的完整解决方案。项目涵盖空间环境建模、无人机动力学约束、路径编码、多目标代价函数设计以及CPO算法的核心实现。通过体素网格建模、动态障碍物处理、路径平滑技术和多约束融合机制,系统能够在高维、密集障碍环境下快速搜索出满足飞行可行性、安全性与能效最优的路径,并支持在线重规划以适应动态环境变化。文中还提供了关键模块的代码示例,包括环境建模、路径评估和CPO优化流程。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识,从事无人机、智能机器人、路径规划或智能优化算法研究的相关科研人员与工程技术人员,尤其适合研究生及有一定工作经验的研发工程师。; 使用场景及目标:①应用于复杂三维环境下的无人机自主导航与避障;②研究智能优化算法(如CPO)在路径规划中的实际部署与性能优化;③实现多目标(路径最短、能耗最低、安全性最高)耦合条件下的工程化路径求解;④构建可扩展的智能无人系统决策框架。; 阅读建议:建议结合文中模型架构与代码示例进行实践运行,重点关注目标函数设计、CPO算法改进策略与约束处理机制,宜在仿真环境中测试不同场景以深入理解算法行为与系统鲁棒性。
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