SQL - PostgreSQL - 查找预订日历中的空白

Question

我目前正在建立一个基于网络的系统，以允许用户在日历中查找船只的可用性。

我正在使用 PostgreSQL 9.6

用户应该能够说我想找到一艘在未来三个月内早上 08:00 到 16:00 之间可运行三个小时的船。

我当前的数据模型如下。

 CREATE TABLE cal_calendar (
  id INTEGER NOT NULL
 , start_time TIMESTAMP NOT NULL
 , time_range TSRANGE NOT NULL
);  

cal_calendar 表有一个粒度为 15 分钟的 TSRANGE 列，包含：

  id  |     start_time      |                  time_range
------+---------------------+-----------------------------------------------
 4225 | 2017-02-14 00:00:00 | ["2017-02-14 00:00:00","2017-02-14 00:15:00")
 4226 | 2017-02-14 00:15:00 | ["2017-02-14 00:15:00","2017-02-14 00:30:00")
 4227 | 2017-02-14 00:30:00 | ["2017-02-14 00:30:00","2017-02-14 00:45:00")
 4228 | 2017-02-14 00:45:00 | ["2017-02-14 00:45:00","2017-02-14 01:00:00")
 4229 | 2017-02-14 01:00:00 | ["2017-02-14 01:00:00","2017-02-14 01:15:00")

该表基本上包含一个参考日历，其中包含未来 5 年的所有 15 分钟时段。

为了填充 cal_calendar 表，我使用以下 Perl 脚本：

#!/usr/bin/perl
use strict;
use POSIX qw(strftime);
use DBI;
use DateTime;

my $database = "mydatabase";
my $db_host = "localhost";
my $db_user = "nobody";
my $db_passwd = "noneofyourbusiness";
my $years_to_populate = $ARGV[0];

my $dbh = DBI->connect("DBI:Pg:dbname=".$database.";host=".$db_host, $db_user, $db_passwd, {'RaiseError' => 0});

my $start_time = DateTime->new( year  => 2016, month => 12, day   => 31, hour => 23, minute => 45);
my $end_time = $start_time->clone->add(years => $years_to_populate);

my $i=1;     
while ( $start_time->add(minutes => 15) < $end_time ) {

  my $period_start= $start_time->strftime( "%Y-%m-%d %H:%M:%S" );
  my $period_end = $start_time->clone->add(minutes => 15)->strftime( "%Y-%m-%d %H:%M:%S" );
  $dbh->do("INSERT INTO cal_calendar (id, start_time, time_range) VALUES (".$i.",'".$period_start."'::timestamp without time zone, '[".$period_start.",".$period_end.")'::tsrange );");    

$i++;
}

另一方面，我有一张表，其中应该包含用户的实际预订。当然，当预订一艘特定的船时，其他人不应该能够同时预订它。

预订表如下所示：

CREATE TABLE usg_bookings (
   id INTEGER NOT NULL DEFAULT nextval('sq$usg_bookings_id')
   , user_id INTEGER NOT NULL
   , boat_id INTEGER NOT NULL
   , start_time TIMESTAMP
   , time_range tsrange NOT NULL
);

示例如下：

 id | user_id |   boat_id   |     start_time      |                  time_range
----+---------+-------------+---------------------+-----------------------------------------------
  5 |       1 |           1 | 2017-02-11 08:00:00 | ["2017-02-11 08:00:00","2017-02-11 12:00:00")
  6 |       1 |           2 | 2017-02-11 13:00:00 | ["2017-02-11 13:00:00","2017-02-11 14:00:00")
  7 |       1 |           1 | 2017-02-14 09:00:00 | ["2017-02-14 09:00:00","2017-02-14 12:30:00")
  8 |       1 |           2 | 2017-02-14 13:30:00 | ["2017-02-14 13:30:00","2017-02-14 15:15:00")

要在预订表中插入一些虚拟数据：

INSERT INTO usg_bookings (user_id, group_id, boat_id, start_time,  time_range) VALUES
   (1,1,1, '2017-02-11 08:00:00'::timestamp, '["2017-02-11 08:00:00","2017-02-11 12:00:00")'::tsrange) 
  ,(1,1,2, '2017-02-11 13:00:00'::timestamp, '["2017-02-11 13:00:00","2017-02-11 14:00:00")'::tsrange)
  ,(1,1,1, '2017-02-14 09:00:00'::timestamp, '["2017-02-14 09:00:00","2017-02-14 12:30:00")'::tsrange) 
  ,(1,1,2, '2017-02-14 13:30:00'::timestamp, '["2017-02-14 13:30:00","2017-02-14 15:15:00")'::tsrange);

在我的方法中，我使用“start_time”列进行分区，它不打算用于查询表。但根据你的建议它可能会改变:)

因此，我正在寻找一种有效的方法来找到已记录的预订之间的“差距”，以便能够向我的用户建议最佳的可用性。

它应该说：“下周该特定船有两个小时的可用时间”。

请注意，我有一些数据库和 SQL 经验，但我对 PostgreSQL 中的时间范围概念完全陌生。

我提前非常感谢您的精彩回答。

Answer 1

我建议您对这个问题采取不同的方法。对于初学者来说，这cal_calendar不是必需的，而且start_time表中的字段usg_bookings也是多余的。相反，使用tsrange并使用窗口函数来识别可用周期。另外，EXCLUDE在您的表上设置限制以避免重复预订（在 Web 应用程序中，您可能会遇到多人同时尝试预订船只；在确定可用租赁并完成租赁本身所需的时间（填写姓名、信用卡详细信息……）其他人可能已经完成了同一时期和船只的预订）。

你的表变成：

CREATE EXTENSION btree_gist;

CREATE TABLE usg_bookings (
   id serial PRIMARY KEY,
   user_id integer NOT NULL,
   boat_id integer NOT NULL,
   time_range tsrange NOT NULL,
   EXCLUDE USING gist (boat_id WITH =, time_range WITH &&)
);

查找所有船只的可用时段：

SELECT boat_id, available
FROM (
    SELECT boat_id,
           tsrange(upper(time_range), lower(lead(time_range) OVER 
               (PARTITION BY boat_id ORDER BY lower(time_range)))) AS available
    FROM (
        SELECT boat_id, time_range
        FROM usg_bookings
        WHERE lower(time_range)::date BETWEEN <<<start_date>>> AND <<<final_date>>>
        UNION
        SELECT boat_id,
               tsrange(closed + interval '16 hours', closed + interval '32 hours')
        FROM generate_series(<<<start_date>>> - 1, <<<final_date>>>) dates(closed),
             VALUES(<<<boat ids>>>) b(boat_id) ) sub2
    ) sub
WHERE upper(available) - lower(available) >= interval '3 hours';

一些解释：

您希望找到在指定时间段内白天至少有 3 小时可用的船只（假设您的营业时间为下午 4 点至上午 8 点关闭）。定义的时间段由查询中的<<<start_date>>>和表示。<<<final_date>>>由于您正在开发一个 Web 应用程序，我假设您将在您使用的任何框架中使用位置参数。

您不想在营业时间关闭时进行预订，因此请屏蔽这些时间。对于查询来说，这与在所有非办公时间出租所有船只相同：

SELECT boat_id,
       tsrange(closed + interval '16 hours', closed + interval '32 hours')
FROM generate_series(<<<start_date>>> - 1, <<<final_date>>>) dates(closed),
     VALUES(<<<boat ids>>>) b(boat_id)

简而言之，为每艘船生成一系列日期，并从当天下午 4 点到第二天上午 8 点（= 32 小时）进行封锁。请注意，start_date - 1涵盖第一天的午夜至上午 8 点期间。

如果你有几艘船，这个VALUES条款就可以了。如果有很多船，或者您可能会随着时间的推移添加或删除船，请使用子查询，例如SELECT DISTINCT boat_id FROM boats.

此封锁列表将与相关期间的现有预订合并：

SELECT boat_id, time_range
FROM usg_bookings
WHERE lower(time_range)::date BETWEEN <<<start_date>>> AND <<<final_date>>>
UNION
<<<closed hours>>>

当您订购所有上述不可用时段（现有预订和关闭时间）时，您可以使用窗口函数来确定每艘船的可用时间，boat_id并从开始时间减去租赁结束时间或办公室开放时间。下次租赁或办公室关闭时间：

SELECT boat_id,
       tsrange(upper(time_range), lower(lead(time_range) OVER 
           (PARTITION BY boat_id ORDER BY lower(time_range)))) AS available
FROM 
    <<<inner query>>>

这些行按boat_id（因此针对每个船 ID 评估所有不可用时段的行）进行分区并按lower(time_range)（不可用时段的开始时间）排序。tsrange()然后，该部件timestamp从当前租赁或开放时间结束到下一个租赁或关闭时间开始（lead()窗口函数）创建一个新范围。

最后，在主查询中，您为每艘船选择所有available至少 3 小时长的间隔 ( )。WHERE upper(available) - lower(available) >= interval '3 hours'