Простые случайные выборки из базы данных Sql
Как я могу взять эффективную простую случайную выборку в SQL? База данных, о которой идет речь, работает под управлением MySQL; моя таблица составляет не менее 200 000 строк, и мне нужна простая случайная выборка около 10 000.
"очевидный" ответ:
SELECT * FROM table ORDER BY RAND() LIMIT 10000
для больших таблиц это слишком медленно: он вызывает RAND() для каждой строки (которая уже помещает ее в O(n)) и сортирует их, делая ее o(n lg n) в лучшем случае. Есть ли способ сделать это быстрее, чем O(n)?
Примечание: как Эндрю Мао указывает в комментариях, если вы используете этот подход на SQL Server, вы должны использовать функцию T-SQL NEWID (), потому что RAND ()может возвращать одно и то же значение для всех строк.
РЕДАКТИРОВАТЬ: 5 ЛЕТ СПУСТЯ
Я снова столкнулся с этой проблемой с большей таблицей и в итоге использовал версию решения @ignorant с двумя настройками:
- образец строк до 2-5x мой желаемый размер выборки, чтобы дешево заказать Рэнд ()
- сохранить результат RAND () в индексированный столбец при каждой вставке/обновлении. (Если ваш набор данных не очень сильно обновлен, вам может потребоваться найти другой способ сохранить этот столбец свежим.)
чтобы взять образец 1000 элементов таблицы, я подсчитываю строки и пробую результат в среднем до 10 000 строк со столбцом frozen_rand:
SELECT COUNT(*) FROM table; -- Use this to determine rand_low and rand_high
SELECT *
FROM table
WHERE frozen_rand BETWEEN %(rand_low)s AND %(rand_high)s
ORDER BY RAND() LIMIT 1000
(моя фактическая реализация включает в себя больше работы, чтобы убедиться, что я не занижаю пример, и вручную обернуть rand_high вокруг, но основная идея заключается в том, чтобы "случайно сократить N до нескольких тысяч.")
хотя это приносит некоторые жертвы, это позволяет мне пробовать базу данных с помощью сканирования индекса, пока она не станет достаточно маленькой, чтобы снова заказать RAND ().
9 ответов:
есть очень интересное обсуждение этого типа вопроса здесь: http://www.titov.net/2005/09/21/do-not-use-order-by-rand-or-how-to-get-random-rows-from-table/
Я думаю, что абсолютно без предположений о таблице, что ваше решение O(n lg n) является лучшим. Хотя на самом деле с хорошим оптимизатором или немного другой техникой запрос, который вы перечисляете, может быть немного лучше, O(m*n) где m-количество случайных строк, так как это не так необходимо отсортировать весь большой массив, он может просто искать наименьшие m раз. Но для тех номеров, которые вы опубликовали, m все равно больше, чем lg n.
три предположения, которые мы могли бы попробовать:
в таблице есть уникальный индексированный первичный ключ
количество случайных строк, которые вы хотите выбрать (m), намного меньше, чем количество строк в таблице (n)
уникальный первичный ключ является целым числом в диапазоне от 1 до n без пробелов
только с предположениями 1 и 2 я думаю, что это можно сделать в O(n), хотя вам нужно будет написать целый индекс в таблицу, чтобы соответствовать предположению 3, поэтому это не обязательно быстрый O(n). Если мы можем дополнительно предположить что-то еще хорошее о таблице, мы можем выполнить задачу в O(M log m). Предположение 3 было бы легким приятным дополнительным свойством для работы. С хорошим генератором случайных чисел, который гарантированное отсутствие дубликатов при генерации m чисел подряд, решение O(m) было бы возможно.
учитывая три предположения, основная идея состоит в том, чтобы генерировать m уникальных случайных чисел между 1 и n, а затем выбрать строки с этими ключами из таблицы. У меня нет mysql или что-то передо мной прямо сейчас, поэтому в слегка псевдокоде это будет выглядеть примерно так:
create table RandomKeys (RandomKey int) create table RandomKeysAttempt (RandomKey int) -- generate m random keys between 1 and n for i = 1 to m insert RandomKeysAttempt select rand()*n + 1 -- eliminate duplicates insert RandomKeys select distinct RandomKey from RandomKeysAttempt -- as long as we don't have enough, keep generating new keys, -- with luck (and m much less than n), this won't be necessary while count(RandomKeys) < m NextAttempt = rand()*n + 1 if not exists (select * from RandomKeys where RandomKey = NextAttempt) insert RandomKeys select NextAttempt -- get our random rows select * from RandomKeys r join table t ON r.RandomKey = t.UniqueKey
Если вы действительно беспокоились об эффективности, вы можете рассмотреть возможность выполнения случайного генерация ключей на каком-то процедурном языке и вставка результатов в базу данных, так как почти все, кроме SQL, вероятно, было бы лучше в виде цикла и генерации случайных чисел.
Я думаю, что самое быстрое решение
select * from table where rand() <= .3
вот почему я думаю, что это должно сделать работу.
- он создаст случайное число для каждой строки. Число между 0 и 1
- он оценивает, следует ли отображать эту строку, если сгенерированное число от 0 до .3 (30%).
это предполагает, что rand() генерирует числа в равномерном распределении. Это самый быстрый способ сделать это.
Я видел, что кто-то был рекомендовал это решение, и они были сбиты без доказательств.. вот что я бы сказал на это -
- Это O(n), но сортировка не требуется, поэтому она быстрее, чем O (n lg n)
mysql очень способен генерировать случайные числа для каждой строки. Попробуйте это -
выберите rand () из INFORMATION_SCHEMA.Таблица предел 10;
поскольку рассматриваемая база данных является mySQL, это правильное решение.
быстрее, чем заказ от RAND ()
Я проверил этот метод, чтобы быть намного быстрее, чем
ORDER BY RAND()
, следовательно, он работает в O (n) времени, и делает это впечатляюще быстро.от http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms189108%28v=sql.105%29.aspx:
Не-MSSQL версия -- Я не проверял это
SELECT * FROM Sales.SalesOrderDetail WHERE 0.01 >= RAND()
версия MSSQL:
SELECT * FROM Sales.SalesOrderDetail WHERE 0.01 >= CAST(CHECKSUM(NEWID(), SalesOrderID) & 0x7fffffff AS float) / CAST (0x7fffffff AS int)
это позволит выбрать ~1% записей. Так что если вы нужно точное количество процентов или записей, которые будут выбраны, оценить свой процент с некоторым запасом прочности, а затем случайным образом вырвать лишние записи из результирующего набора, используя более дорогой
ORDER BY RAND()
метод.Еще Быстрее
я смог улучшить этот метод еще больше, потому что у меня был хорошо известный индексированный диапазон значений столбцов.
например, если у вас есть индексированный столбец с равномерно распределенные целые числа [0..max], вы можете использовать это для случайного выбора N небольшой интервал. Сделать это динамически в вашей программе, чтобы получить другой набор для каждого выполнения запроса. Этот выбор подмножества будет O (N), который может на много порядков меньше, чем ваш полный набор данных.
в моем тесте я сократил время, необходимое для получения 20 (из 20 мил) образцов записей из 3 минуты используя ORDER BY RAND () вплоть до 0.0 секунд!
видимо, в некоторых версиях SQL есть
TABLESAMPLE
команда, но это не во всех реализациях SQL (в частности, Redshift).http://technet.microsoft.com/en-us/library/ms189108 (v=sql. 105). aspx
просто использовать
WHERE RAND() < 0.1
чтобы получить 10% записей или
WHERE RAND() < 0.01
чтобы получить 1% записей и т. д.
начиная с наблюдения, что мы можем получить идентификаторы из таблицы (например. графа 5) на основе набора:
select * from table_name where _id in (4, 1, 2, 5, 3)
мы можем прийти к результату, что если бы мы могли генерировать строку
"(4, 1, 2, 5, 3)"
, тогда у нас был бы более эффективный способ, чемRAND()
.например, в Java:
ArrayList<Integer> indices = new ArrayList<Integer>(rowsCount); for (int i = 0; i < rowsCount; i++) { indices.add(i); } Collections.shuffle(indices); String inClause = indices.toString().replace('[', '(').replace(']', ')');
если идентификаторы имеют пробелы, то начальный arraylist
indices
является результатом sql-запроса на идентификаторы.
Я хочу отметить, что все эти решения кажутся образца без замены. Выбор верхних K строк из случайной сортировки или присоединение к таблице, содержащей уникальные ключи в случайном порядке, приведет к случайной выборке, сгенерированной без замены.
Если вы хотите, чтобы ваш образец был независимым, вам нужно будет попробовать с заменой. Смотрите вопрос 25451034 для одного примера того, как это сделать, используя соединение таким же образом, как решение user12861. Этот решение написано для T-SQL, но концепция работает в любой SQL-БД.
Если вам нужно именно
m
строки, реально вы будете генерировать подмножество идентификаторов за пределами SQL. Большинство методов требуют в какой-то момент выбрать запись "nth", а таблицы SQL на самом деле не являются массивами вообще. Предположение, что ключи являются последовательными, чтобы просто присоединиться к случайным входам между 1 и количеством, также трудно удовлетворить - MySQL, например, не поддерживает его изначально, и условия блокировки... хитрый.вот
O(max(n, m lg n))
времениO(n)
-пространственного решения и при условии, просто используя кнопки:
- извлеките все значения ключевого столбца таблицы данных в любом порядке в массив на вашем любимом языке сценариев в
O(n)
- выполнить Фишер-Йейтс перемешать остановка после
m
свопы, и извлечь подмассив[0:m-1]
наϴ(m)
- "присоединиться" подмассив с исходным набором данных (например,
SELECT ... WHERE id IN (<subarray>)
) inO(m lg n)
любой метод, который генерирует случайное подмножество вне SQL должен иметь по крайней мере эту сложность. Соединение не может быть быстрее, чем
O(m lg n)
С BTREE (такO(m)
претензии являются фантазией для большинства двигателей) и перетасовка ограничена нижеn
иm lg n
и не влияет на асимптотическое поведение.в обновления псевдокод:
ids = sql.query('SELECT id FROM t') for i in range(m): r = int(random() * (len(ids) - i)) ids[i], ids[i + r] = ids[i + r], ids[i] results = sql.query('SELECT * FROM t WHERE id IN (%s)' % ', '.join(ids[0:m-1])