SQLAlchemy: not existsサブクエリで非存在レコードを効率的にカウント

2024-05-26

SQLAlchemy: 特定の条件を満たさないレコード数をカウントするクエリ

例：特定のカテゴリに属さない書籍の数をカウント

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

engine = create_engine("sqlite:///books.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()

# モデルを定義
class Book(Base):
    __tablename__ = "books"
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    title = Column(String(255))
    category_id = Column(Integer, ForeignKey("categories.id"))

class Category(Base):
    __tablename__ = "categories"
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(255))

# 特定のカテゴリに属さない書籍の数をカウント
category_id = 1  # カウントしたいカテゴリの ID
count = session.query(Book).filter(not exists(
    session.query(Category).filter(Category.id == Book.category_id).filter(Category.id != category_id)
)).count()

print(f"特定のカテゴリに属さない書籍の数は: {count}")

このコードは、以下の手順を実行します。

SQLAlchemy エンジンとセッションを作成します。
Book と Category モデルを定義します。
not exists サブクエリを使用して、特定のカテゴリに属さない書籍を検索します。
count() 関数を使用して、検索結果のレコード数をカウントします。
カウント結果を出力します。

not exists サブクエリは、外側のクエリで指定された条件を満たさないレコードかどうかを確認するために使用されます。上記の例では、Book テーブル内の書籍が Category テーブル内の特定のカテゴリに属していないかどうかを確認しています。

その他の使用例

not exists サブクエリは、さまざまな状況で使用できます。たとえば、以下のような操作を実行できます。

特定のユーザーが作成していない投稿の数をカウントする

not exists サブクエリは、SQLAlchemy で特定の条件を満たさないレコード数をカウントするための強力なツールです。この手法を理解することで、データベースからより正確な情報を取得することができます。

サンプルコード：特定のカテゴリに属さない書籍の数をカウント

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

# データベース接続
engine = create_engine("sqlite:///books.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()

# モデル定義
class Book(Base):
    __tablename__ = "books"
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    title = Column(String(255))
    category_id = Column(Integer, ForeignKey("categories.id"))

class Category(Base):
    __tablename__ = "categories"
    id = Column(Integer, primary_key=True)
    name = Column(String(255))

# カウントしたいカテゴリ ID
category_id = 1

# 特定のカテゴリに属さない書籍の数をカウント
count = session.query(Book).filter(not exists(
    session.query(Category).filter(Category.id == Book.category_id).filter(Category.id != category_id)
)).count()

print(f"特定のカテゴリに属さない書籍の数は: {count}")

データベース接続: SQLAlchemy エンジンとセッションを作成します。これらのオブジェクトは、データベースとの接続とデータ操作に使用されます。
モデル定義: Book と Category テーブルに対応するモデルクラスを定義します。これらのクラスは、テーブルの構造と属性を定義します。
カウントしたいカテゴリ ID: 変数 category_id に、カウントしたいカテゴリの ID を設定します。
not exists サブクエリ: not exists サブクエリを使用して、特定のカテゴリに属さない書籍を検索します。このサブクエリは、外側の Book クエリで指定された書籍 ID が Category テーブルに存在しないかどうかを確認します。
count() 関数: count() 関数を使用して、サブクエリで返されたレコード数をカウントします。
結果出力: カウント結果をコンソールに 출력합니다。

補足

このコードは、SQLite データベースを使用しています。他のデータベースを使用する場合は、接続文字列を変更する必要があります。
サンプルコードでは、Base クラスがインポートされていますが、これは SQLAlchemy の ORM 機能を使用するために必要なクラスです。
コードを実行するには、books.db という名前の SQLite データベースが存在し、その中に books と categories という名前のテーブルが存在する必要があります。

このサンプルコードは、not exists サブクエリを使用して特定の条件を満たさないレコード数をカウントする方法を理解するのに役立ちます。

SQLAlchemy: 特定の条件を満たさないレコード数をカウントするその他の方法

LEFT JOIN と CASE 式

この方法は、LEFT JOIN と CASE 式を使用して、一致するレコードがない場合に 1 を返す列を作成します。その後、この列の合計値をカウントすることで、条件を満たさないレコード数を取得できます。

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

engine = create_engine("sqlite:///books.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()

category_id = 1

count = (
    session.query(Book)
    .join(Category, Category.id == Book.category_id, isouter=True)
    .filter(Category.id != category_id)
    .with_entities(CASE(Category.id == None, 1, 0).label("not_exists"))
    .group_by(Book.id)
    .sum("not_exists")
).scalar()

print(f"特定のカテゴリに属さない書籍の数は: {count}")

利点:

比較的シンプルな構文
サブクエリを使用しないため、パフォーマンスが優れている場合がある

CASE 式を使用するため、複雑な条件式には向かない

ウィンドウ関数

この方法は、ウィンドウ関数を使用して、各レコードが条件を満たすかどうかを判定します。その後、count() 関数を使用して、条件を満たさないレコード数をカウントできます。

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker
from sqlalchemy import func

engine = create_engine("sqlite:///books.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()

category_id = 1

count = (
    session.query(Book)
    .over.partition_by(Book.id)
    .order_by(Book.id)
    .with_entities(
        func.coalesce(func.lag(Category.id) over(), 0).label("prev_category_id"),
        Category.id,
    )
    .filter(Category.id != category_id)
    .filter(func.coalesce(Category.id, 0) != func.lag(Category.id) over())
    .count()
)

print(f"特定のカテゴリに属さない書籍の数は: {count}")

複雑な条件式にも対応可能

ウィンドウ関数が複雑で、理解しにくい場合がある

サブクエリを使用した COUNT DISTINCT

この方法は、サブクエリを使用して、条件を満たさないレコードの ID を取得します。その後、COUNT DISTINCT を使用して、これらの ID の数をカウントします。

from sqlalchemy import create_engine
from sqlalchemy.orm import sessionmaker

engine = create_engine("sqlite:///books.db")
Session = sessionmaker(bind=engine)
session = Session()

category_id = 1

subquery = (
    session.query(Category.id)
    .filter(Category.id != category_id)
)

count = session.query(Book.id).filter(Book.category_id.notin(subquery)).distinct().count()

print(f"特定のカテゴリに属さない書籍の数は: {count}")