利用 UDF 轻松迁移
位运算、布尔运算和逐位运算的乐趣
如果您正从支持位运算、布尔运算以及一些函数的数据库迁移到 IBM® DB2® Universal Database™(UDB),那么您也许会对如何在 DB2 中处理这些类型和函数感到困惑。本文作者提出了一种方法,这个方法中包括使用约束条件或触发器创建的表,表中包含类似于位(bit-like)的数据类型的列或布尔数据类型的列;该方法还包含一组用户定义函数(UDF),用于支持模仿位数据或布尔数据类型的行为的逐位运算和布尔运算。
位运算、布尔运算和逐位运算的乐趣
如果您正从支持位运算、布尔运算以及一些函数的数据库迁移到 IBM® DB2® Universal Database™(UDB),那么您也许会对如何在 DB2 中处理这些类型和函数感到困惑。本文作者提出了一种方法,这个方法中包括使用约束条件或触发器创建的表,表中包含类似于位(bit-like)的数据类型的列或布尔数据类型的列;该方法还包含一组用户定义函数(UDF),用于支持模仿位数据或布尔数据类型的行为的逐位运算和布尔运算。
简介
许多关系数据库(包括 Sybase、Oracle、Microsoft® SQL Server 和 Informix®)都支持位数据类型或布尔(Boolean)数据类型的列,并为这些数据类型提供了逐位(bitwise)函数或布尔(Boolean)函数。T-SQL 也提供了逐位(bitwise)运算 —— integer、smallint 和 tinyint 数据类型之间进行的 AND、OR、NOT、EXCLUSIVE OR 运算;而 PL/SQL 支持 BITAND —— 或用于 integer 数据类型的逻辑
AND。DB2 UDB 没有为位数据类型或布尔数据类型提供本机支持,它既不支持逐位操作,也不支持布尔代数操作。
本文将提供一种方法,该方法包括使用约束条件或触发器创建了一个表,表中包含类似于位(bit-like)或布尔数据类型的列;该方法还包括一组用户定义函数(UDF),用于支持模仿位数据或布尔数据类型的行为的逐位运算和布尔运算。本文还提供了一组在整型变量之间执行逐位运算的 UDF。
模仿 T-SQL 位数据类型
以下是 T-SQL 参考中对位数据类型的定义:“使用位列(bit column)来获得真(true)和假(false)数据类型,或是(yes)和否(no)的数据类型。位列保存 0 或 1。位列接受 0 或 1 之外的整数值,但总是将它解释为 1。位(bit)数据类型的列不能为 NULL,且不能对其进行索引。”
例如,我们有一个表,它在 Sybase 或 SQL Server 数据库中的声明如下:
create table mytab
(custname varchar(30) not null,
age integer not null,
flag1 bit not null,
flag2 bit not null)
可以使用 DB2 SMALLINT 数据类型和 NOT NULL 约束条件,将该表转换成 DB2:
CREATE TABLE mytab
(name varchar(30) not null,
age int not null,
flag1 smallint NOT NULL,
flag2 smallint NOT NULL);
同时,我们还需要强制实施特殊规则,以复制 T-SQL 处理位数据类型列的方式。在位数据类型的定义中:“位列保存 0 或 1,它也接受 0 或 1 之外的整数值,但总是将该值解释为 1。”例如,在 Sybase 和 Microsoft SQL Server 中,如果向位列插入值 10,那么它将被解释为 1,而该列将保存值 1。为了确保列 flag1 和 flag2 只保存 1 或 0(无论 INSERT 语句中提供的是何值),需要创建下列 INSERT 触发器:
CREATE TRIGGER DB2ADMIN.INSFORBIT
NO CASCADE BEFORE INSERT ON DB2ADMIN.MAR1
REFERENCING NEW AS new
FOR EACH ROW MODE DB2SQL
BEGIN ATOMIC
if new.c2 <>0 then set new.c2 = 1;
end if;
END
该触发器将确保 0 之外的任何值都被解释为 1。您还需要为 UPDATE 操作创建一个类似的触发器,以确保位列上的值是正确的。
现在,我们需要提供逐位运算函数:& (and)、| (or)、^ (exclusive or)、or ~ (not)。实质上,我们需要编写一组 UDF,实现下列位操作真值表。
& (and) | 1 | 0 |
---|---|---|
1 | 1 | 0 |
0 | 0 | 0 |
| (or) | 1 | 0 |
---|---|---|
1 | 1 | 1 |
0 | 1 | 0 |
^ (exclusive or) | 1 | 0 |
---|---|---|
1 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
~ (not) | |
---|---|
1 | FALSE |
0 | 0 |
以下就是这组 UDF:
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.BIT_AND(X smallint, Y smallint)
RETURNS INTEGER
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
F1: BEGIN ATOMIC
IF x =1 and y = 1 THEN
RETURN 1 ;
ELSEIF (x < 0 or x > 1) or (y < 0 or y > 1) THEN
SIGNAL SQLSTATE '77701' SET MESSAGE_TEXT ='ONLY 1 OR 0 ARGUMENTS VALUE ACCEPTED';
ELSE RETURN 0;
END IF;
END
请注意,我们通过在变量不为 1 或 0 时发出应用程序错误来限制变量值。
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.BIT_OR(X smallint, Y smallint)
RETURNS INTEGER
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
BEGIN ATOMIC
IF x =0 AND y = 0 THEN
RETURN 0;
ELSEIF (x < 0 or x > 1) or (y < 0 or y > 1) THEN
SIGNAL SQLSTATE '77701' SET MESSAGE_TEXT ='ONLY 1 OR 0 ARGUMENTS VALUE ACCEPTED';
ELSE RETURN 1;
END IF;
END
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.EXCLUSIVE_OR(X smallint, Y smallint)
RETURNS INTEGER
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
F1: BEGIN ATOMIC
IF (x < 0 or x > 1) or (y < 0 or y > 1) THEN
SIGNAL SQLSTATE '77701' SET MESSAGE_TEXT ='ONLY 1 OR 0 ARGUMENTS VALUE ACCEPTED';
ELSEIF (x = y) THEN
RETURN 0;
ELSE RETURN 1;
END IF;
END
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.bit_not(x smallint )
RETURNS INTEGER
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
F1: BEGIN ATOMIC
IF x = 1 THEN
RETURN 0;
ELSEIF (x < 0 or x > 1) THEN
SIGNAL SQLSTATE '77701' SET MESSAGE_TEXT ='ONLY 1 OR 0 ARGUMENT VALUE ACCEPTED';
ELSE
RETURN 1;
END IF;
END
现在,通过 mytab 表定义,我们可以使用以上 UDF 将 T-SQL 语句转换成 DB2 。
T-SQL SQL 语句:
select flag1&flag2 from mytab where custname = 'JOHN SMITH'
将被转换成 DB2 为:
SELECT bit_and(flag1,flag2) FROM mytab where custname = 'JOHN SMITH';
T-SQL SQL 语句:
select flag1 | flag2 from mytab where custname = 'SAM BROWN'
将被转换成 DB2 为:
SELECT bit_or(flag1,flag2) where mytab where custname = 'SAM BROWN';
模仿 Oracle 的布尔数据类型
让我们考虑下列需要转换成 DB2 UDB 的 PL/SQL 代码。
我们有一个 Oracle 表,如下所示:
create table myOracle_tab
(custname varchar(30) not null,
age integer not null,
flag1 BOOLEAN,
flag2 BOOLEAN);
并且具有下列 PL/SQL SQL 语句,可以使用它们在列 flag1 和 flag2(均为 BOOLEAN 数据类型)上进行运算:
select flag1 AND flag2 from mytab where custname = 'JOHN SMITH';
select flag1 OR flag2 from mytab where custname = 'SAM BROWN';
DB2 smallint 数据类型可用于转换 Oracle Boolean 数据类型。PL/SQL 支持下列用于布尔(Boolean)列的值 —— TRUE、FALSE 和 NULL。我们可以用 1 表示 TRUE,0 表示 FALSE,并允许该列为空。以下展示了可以如何转换 CREATE TABLE myOracle_tab 语句:
create table myOracle_tab
(name char(20),
boolcol smallint constraint bool_cnst check (c2 in(0,1)));
bool_cnst 将确保所插入的值只能是 0 或 1。如果没有提供任何值,则该列将为 NULL。
PL/SQL 支持三种操作符 —— AND、OR 和 NOT,对布尔变量进行运算并返回布尔值。为了将该行为转换到 DB2 中,我们需要创建 UDF 来支持布尔逻辑运算。
x | y | x AND y | x OR y | NOT x |
---|---|---|---|---|
TRUE | TRUE | TRUE | TRUE | FALSE |
TRUE | FALSE | FALSE | TRUE | FALSE |
TRUE | NULL | NULL | TRUE | FALSE |
FALSE | TRUE | FALSE | TRUE | TRUE |
FALSE | FALSE | FALSE | FALSE | TRUE |
FALSE | NULL | FALSE | NULL | TRUE |
NULL | TRUE | NULL | TRUE | NULL |
NULL | FALSE | FALSE | NULL | NULL |
NULL | NULL | NULL | NULL | NULL |
下列 UDF 将实现以上运算:
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.bool_and(x smallint, y smallint)
RETURNS SMALLINT
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
F1: BEGIN ATOMIC
IF x IS NULL OR y IS NULL THEN
ELSEIF x =1 AND y = 1 THEN
RETURN 1 ;
ELSE RETURN 0;
END IF;
END
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.bool_NOT(x smallint)
RETURNS SMALLINT
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
BEGIN ATOMIC
IF x IS NULL THEN
RETURN NULL;
ELSEIF x=1 THEN RETURN 0;
ELSE RETURN 1;
END IF;
END
CREATE FUNCTION DB2ADMIN.bool_or(x smallint, y smallint)
RETURNS SMALLINT
------------------------------------------------------------------------
-- SQL UDF (Scalar)
------------------------------------------------------------------------
BEGIN ATOMIC
IF x = 1 THEN RETURN 1;
ELSEIF x = 0 THEN
RETURN y;
ELSEIF y = 1 THEN RETURN 1;
ELSE RETURN NULL;
END IF;
END
Oracle SQL 语句:
select flag1 AND flag2 from mytab where custname = 'JOHN SMITH'
将被转换成 DB2 为:
SELECT bool_and(flag1,flag2) FROM mytab where custname = 'JOHN SMITH';
Oracle SQL 语句:
select flag1 OR flag2 from mytab where custname = 'SAM BROWN'
将被转换成 DB2 为:
SELECT bool_or(flag1,flag2) FROM mytab where custname = 'SAM BROWN';
用于整型变量的逐位操作
正如简介中提到的,PL/SQL 和 T-SQL 支持声明为 integer 的变量之间的逐位运算。逐位运算在其二进制形式的整型变量上执行逻辑 AND、OR、EXLUSIVE OR 和 NOT 运算。
让我们看一个它是如何工作的特定例子。假设我们需要在 110 和 85 这两个整数之间执行逻辑 AND 和逻辑 OR 运算。
首先,要将这两个数字转换成二进制数字,然后通过真值表对每一个位进行 AND 和 OR 运算,最后将二进制结果还原成整型数字。
整数 二进制形式 110 1101110
85 1010101
---- 逻辑 AND
64 1000100 整数 二进制形式 110 1101110
85 1010101
----- 逻辑 OR
127 1111111
对于无法在头脑中轻易将整型数字转换成二进制数字的人们来说,下列将整型转换成二进制的 UDF 也许对他们很有帮助。
CREATE FUNCTION int_to_binary (N1 Integer)
RETURNS varchar(32)
LANGUAGE SQL
SPECIFIC int2bin
BEGIN ATOMIC
DECLARE M1, i, len Integer default 0;
DECLARE temp_str varchar(32) default ' ';
DECLARE result_str varchar(32) default ' ';
SET M1 = N1;
WHILE M1 > 0 DO
SET temp_str = temp_str || cast(mod(m1,2) as char(1));
set m1 = m1/2;
END WHILE;
set len = length (temp_str);
while i < len do
set result_str = result_str || substr(temp_str,len-i,1);
set i = i+1;
end while;
RETURN result_str;
END
既然已经了解了逐位运算和变量转换的定义,那么我们现在就可以提供 DB2 UDF 来支持这些操作了。
为了将应用程序从 Oracle 转换成 DB2,Takashi Tokunaga 编写了一个函数来支持 BITAND,而且还提供了其他一些有用的迁移 UDF:http://www.ibm.com/developerworks/db2/library/samples/db2/0205udfs/index.html。
为了完整起见,下面还提供了该函数的代码:
CREATE FUNCTION BITAND (N1 Integer, N2 Integer)
RETURNS Integer
LANGUAGE SQL
SPECIFIC BITANDOracle
CONTAINS SQL
NO EXTERNAL ACTION
DETERMINISTIC
BEGIN ATOMIC
DECLARE M1, M2, S Integer;
DECLARE RetVal Integer DEFAULT 0;
SET (M1, M2, S) = (N1, N2, 0);
WHILE M1 > 0 AND M2 > 0 AND S < 32 DO
SET RetVal = RetVal + MOD(M1,2)*MOD(M2,2)*power(2,S);
SET (M1, M2, S) = (M1/2, M2/2, S+1);
END WHILE;
RETURN RetVal;
END
现在,让我们从 CLP 提示符调用该函数:
C:\Program Files\IBM\SQLLIB\BIN>db2 values bitand(110,85)
1
-----------
68
1 record(s) selected.
为了支持从 Sybase 和 Microsoft SQL Server 进行迁移,需要具有那些用于 BITOR、EXLUSIVE OR 和 NOT 的 UDF。以下是 BITOR UDF:
CREATE FUNCTION BITOR (N1 Integer, N2 Integer)
RETURNS Integer
LANGUAGE SQL
SPECIFIC BITORCONV
BEGIN ATOMIC
DECLARE M1, M2, S , temp1 Integer;
DECLARE RetVal Integer DEFAULT 0;
SET (M1, M2, S) = (N1, N2, 0);
WHILE ( M1 > 0 OR M2 > 0) AND S < 32 DO
SET temp1 = bit_or(mod(m1,2),mod(m2,2));
SET RetVal = RetVal + temp1*power(2,S);
SET (M1, M2, S) = (M1/2, M2/2, S+1);
END WHILE;
RETURN RetVal;
END
注意,该函数使用了我们编写的 BIT_OR UDF 对类似于位数据类型的参数进行运算。
现在,让我们从 CLP 调用这个函数:
C:\Program Files\IBM\SQLLIB\BIN>db2 values bitor(110,85)
1
-----------
127
1 record(s) selected.
下一个 UDF 在给定的两个整数值之间执行 EXLUSIVE OR 运算,这两个值已经被转换成二进制形式:
CREATE FUNCTION BIT_EXLOR (N1 Integer, N2 Integer)
RETURNS Integer
LANGUAGE SQL
SPECIFIC BITOREXL
BEGIN ATOMIC
DECLARE M1, M2, S, temp1 Integer;
DECLARE RetVal Integer DEFAULT 0;
SET (M1, M2, S) = (N1, N2, 0);
WHILE ( M1 > 0 OR M2 > 0 ) AND S < 32 DO
SET temp1 = EXCLUSIVE_OR(smallint(mod(m1,2)),smallint(mod(m2,2)));
SET RetVal = RetVal + temp1*power(2,S);
SET (M1, M2, S) = (M1/2, M2/2, S+1);
END WHILE;
RETURN RetVal;
END
同样,该函数使用前面提供的函数 EXLUSIVE_OR,并且可以按如下方式执行:
C:\Program Files\IBM\SQLLIB\BIN>db2 values bit_exlor (110,85)
1
-----------
59
1 record(s) selected.
为了验证该函数确实按照所设计的方式工作,我们需要再次将每个整型数字转换成二进制数字,对每一个位执行 EXLUSIVE OR 运算,然后将结果还原成 INTEGER:
整型 二进制形式 110 1101110
85 1010101
---- Exclusive OR
59 0111011
下一个也是最后一个涉及逐位运算的 UDF 是逐位 NOT 运算,在转换成二进制表达式时,该 UDF 对给定的整数值执行逐位逻辑 NOT 运算。
CREATE FUNCTION BITWISE_not (N1 Integer)
RETURNS Integer
LANGUAGE SQL
SPECIFIC BITWNOT
BEGIN ATOMIC
DECLARE M1, S , temp1 Integer;
DECLARE RetVal Integer DEFAULT 0;
SET (M1, S) = (N1, 0);
WHILE M1 > 0 AND S < 32 DO
SET temp1 = bit_not(mod(m1,2));
SET RetVal = RetVal + temp1*power(2,S);
SET (M1, S) = (M1/2, S+1);
END WHILE;
RETURN RetVal;
END
下面展示了它是如何工作的:
C:\Program Files\IBM\SQLLIB\BIN>db2 values bitwise_NOT(110)
1
-----------
17
1 record(s) selected.
整型 二进制形式 110 1101110
--- 逻辑 NOT
17 0010001
结束语
模仿位和布尔数据类型以及函数并非一定是一个挑战性的过程。使用本文中所谈论的 UDF 和触发器,您可以很轻松地将数据和应用程序迁移到 DB2 Universal Database 中。
原文链接:http://www.ibm.com/developerworks/cn/data/library/techarticles/dm-0504greenstein/
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