MySQLデータベースでネストセットツリー構造を駆使する：親子関係のデータ処理を効率化

2024-06-27

MySQLにおけるネストセットツリー構造での再帰SQLクエリ（停止条件付き）

概要

再帰SQLクエリは、ネストセットツリー構造のような階層データを効率的に処理するために使用できます。このクエリは、自身を呼び出すことで、ツリー構造を再帰的に探索します。

このチュートリアルでは、MySQLにおけるネストセットツリー構造での再帰SQLクエリについて、停止条件付きで実行する方法を説明します。

必要なもの

MySQLデータベース
ネストセットツリー構造で格納されたデータ

手順

停止条件を定義する: 再帰クエリを停止する条件を定義する必要があります。これは、特定のレベルに達したとき、特定の条件を満たしたノードに到達したときなど、さまざまな場合があります。
ベースケースを記述する: 再帰クエリのベースケースを記述する必要があります。これは、再帰が停止する条件を満たしたときの処理を定義します。

例

次の例では、category テーブルというネストセットツリー構造で格納されたカテゴリデータに対して、特定のカテゴリIDを持つすべての子カテゴリを取得する再帰SQLクエリを示します。

WITH RECURSIVE descendants (id, parent_id, name) AS (
  SELECT id, parent_id, name
  FROM category
  WHERE id = ? -- 開始カテゴリID

  UNION ALL

  SELECT c.id, c.parent_id, c.name
  FROM category AS c
  JOIN descendants AS d ON c.parent_id = d.id
  WHERE d.id != ? -- 停止条件：現在のノードが開始カテゴリではない
)
SELECT * FROM descendants;

このクエリは、次の3つの部分で構成されています。

WITH RECURSIVE句: 再帰クエリを定義します。
ベースケース: WHERE id = ? 条件を満たすノードを選択します。これは、開始カテゴリを表します。
再帰ステップ: JOIN descendants を使用して、現在のノードの子ノードを選択します。WHERE d.id != ? 条件は、再帰が開始カテゴリに到達したときに停止することを保証します。

再帰SQLクエリは、ネストセットツリー構造のような階層データを処理するのに強力なツールです。停止条件付きの再帰SQLクエリを使用することで、特定の条件を満たすノードのみを効率的に取得することができます。

補足:

上記の例は、MySQLでのみ動作する WITH RECURSIVE 句を使用しています。他のデータベース管理システムでは、再帰クエリを実装するための構文が異なる場合があります。
ネストセットツリー構造以外にも、階層データを表現するためのさまざまなデータ構造があります。それぞれの構造には、長所と短所があり、用途に応じて適切なものを選択する必要があります。
再帰クエリは、深すぎる階層を持つツリー構造に対しては非効率になる可能性があります。このような場合は、別の方法で階層データを処理することを検討する必要があります。

データ構造

ネストセットツリー構造は、階層データを表現するためのデータ構造の一つです。この構造では、各ノードに左端キーと右端キーが割り当てられます。左端キーは、そのノードとそのすべての子孫ノードを含む部分木の最初のノードのキーです。右端キーは、そのノードとそのすべての子孫ノードを含む部分木の最後のノードのキーです。

ネストセットツリー構造は、次のような利点があります。

シンプルで理解しやすい
ツリー構造の挿入、削除、更新が効率的に行える
標準的なSQLクエリを使用してツリー構造を簡単に照会できる

深すぎる階層を持つツリー構造に対しては非効率になる可能性がある
ツリー構造の構造を変更するには、複数のノードを更新する必要がある

サンプルコード：ネストセットツリー構造における再帰SQLクエリ（停止条件付き）

前提条件

データベース：MySQL
テーブル：category
カラム：
- id: カテゴリID (主キー)
- parent_id: 親カテゴリID
- name: カテゴリ名
- lft: 左端キー

コード

WITH RECURSIVE descendants (id, parent_id, name) AS (
  SELECT id, parent_id, name
  FROM category
  WHERE id = 1 -- 開始カテゴリID

  UNION ALL

  SELECT c.id, c.parent_id, c.name
  FROM category AS c
  JOIN descendants AS d ON c.parent_id = d.id
  WHERE d.id != 1 -- 停止条件：現在のノードが開始カテゴリではない
)
SELECT * FROM descendants;

説明

コードの詳細:

WITH RECURSIVE descendants (id, parent_id, name) AS ( ... ) 句: 再帰クエリを定義します。descendants という名前の仮表を作成し、id, parent_id, name カラムを定義します。
SELECT id, parent_id, name FROM category WHERE id = 1: ベースケースを定義します。id が1であるノードを選択します。これは、開始カテゴリを表します。
SELECT c.id, c.parent_id, c.name FROM category AS c JOIN descendants AS d ON c.parent_id = d.id WHERE d.id != 1: 再帰ステップを定義します。descendants 仮表と category テーブルを parent_id カラムで結合し、現在のノードの子ノードを選択します。WHERE d.id != 1 条件は、再帰が開始カテゴリに到達したときに停止することを保証します。
SELECT * FROM descendants;: 最終的な結果を取得します。descendants 仮表からすべてのデータを選択します。

実行方法

このコードを実行するには、以下の手順を実行します。

上記のコードを貼り付けます。
Enter キーを押します。

期待される結果

id | parent_id | name       | lft | rgt
----+----------+------------+-----+-----
2  | 1        | 子カテゴリ1 | 2   | 5
3  | 1        | 子カテゴリ2 | 6   | 9
4  | 2        | 孫カテゴリ1 | 3   | 4
5  | 2        | 孫カテゴリ2 | 5   | 6

この結果は、IDが1であるカテゴリの子カテゴリすべてが取得されたことを示しています。

応用

このコードは、さまざまな用途に適用できます。例えば、特定のカテゴリに属するすべてのアイテムを取得したり、特定のレベルにあるすべてのカテゴリを取得したりすることができます。

ネストセットツリー構造における再帰SQLクエリ（停止条件付き）の代替方法

以下、いくつかの代替方法とその利点と欠点を紹介します。

階層クエリは、ネストセットツリー構造を直接操作せずに、階層データを照会するための方法です。この方法は、再帰クエリよりもシンプルで理解しやすいという利点があります。

SELECT *
FROM category
WHERE lft >= (SELECT lft FROM category WHERE id = 1)
AND rgt <= (SELECT rgt FROM category WHERE id = 1);

利点:

再帰クエリよりも効率的な場合がある

特定の停止条件を設定できない

ループクエリは、ネストセットツリー構造を再帰的に探索するための方法です。この方法は、再帰クエリよりも柔軟性があり、複雑な停止条件を設定することができます。

DECLARE @current_id INT;
DECLARE @descendants TABLE (id INT, parent_id INT, name VARCHAR(255));

SET @current_id = 1;

WHILE @current_id IS NOT NULL
BEGIN
  INSERT INTO @descendants (id, parent_id, name)
  SELECT id, parent_id, name
  FROM category
  WHERE lft >= (SELECT lft FROM category WHERE id = @current_id)
  AND rgt <= (SELECT rgt FROM category WHERE id = @current_id);

  SELECT @current_id = parent_id
  FROM category
  WHERE id = @current_id;
END;

SELECT * FROM @descendants;

柔軟性があり、複雑な停止条件を設定できる

複雑で理解しにくい

ストアドプロシージャは、再帰クエリやループクエリをカプセル化するための方法です。この方法は、コードをよりモジュール化し、再利用しやすくすることができます。

CREATE PROCEDURE get_descendants(category_id INT)
BEGIN
  DECLARE @current_id INT;
  DECLARE @descendants TABLE (id INT, parent_id INT, name VARCHAR(255));

  SET @current_id = category_id;

  WHILE @current_id IS NOT NULL
  BEGIN
    INSERT INTO @descendants (id, parent_id, name)
    SELECT id, parent_id, name
    FROM category
    WHERE lft >= (SELECT lft FROM category WHERE id = @current_id)
    AND rgt <= (SELECT rgt FROM category WHERE id = @current_id);

    SELECT @current_id = parent_id
    FROM category
    WHERE id = @current_id;
  END;

  SELECT * FROM @descendants;
END;

CALL get_descendants(1);