勾股定理优化邻近点查询方法
学习文章要努力,但是不要急!今天的这篇文章《基于勾股定理的邻近点查询优化方法》将会介绍到等等知识点,如果你想深入学习文章,可以关注我!我会持续更新相关文章的,希望对大家都能有所帮助!

在地理信息系统或位置服务中,经常需要查询某个特定点附近的其他点,并按照距离远近进行排序。当处理相对较小的地理范围时,可以使用勾股定理(或其变形)来近似计算两点之间的平面距离。本文将围绕这一需求,介绍在PostgreSQL中实现此类查询的两种有效方法,并分析其优缺点。
理解距离计算表达式
首先,我们来理解核心的距离计算表达式: ((abs(l.lat*111139 - myPointLat*111139)^2) + (abs(l.lng*111139 - (myPointLng*111139))^2))
这个表达式是计算两个点 (l.lat, l.lng) 和 (myPointLat, myPointLng) 之间距离的平方。
- l.lat 和 l.lng 代表数据库中存储的点的纬度和经度。
- myPointLat 和 myPointLng 代表目标参考点的纬度和经度。
- 111139 是一个近似系数,用于将经纬度转换为米(大约1度纬度或经度在赤道处对应的米数)。通过乘以这个系数,我们将经纬度近似转换到平面坐标系下的米制单位,从而可以使用勾股定理计算距离。
- abs(...) 确保差值为正数。
- (...) ^ 2 表示平方操作。
- 将纬度差的平方和经度差的平方相加,得到的是距离的平方。这样做的好处是避免了开方运算,因为对于排序而言,距离的平方与距离本身具有相同的单调性,且计算成本更低。
我们的目标是找到距离参考点 (myPointLat, myPointLng) 在 metres 范围内的点,并按距离升序排列。即满足 距离平方 <= metres^2 的条件,并按 距离平方 排序。
方法一:使用子查询提高可读性
当距离计算表达式比较复杂时,为了提高SQL查询的可读性和维护性,可以将距离计算封装在一个子查询中,作为计算列。
示例代码
SELECT Column1, Column2, Column3 -- 选择你需要的列
FROM
(
SELECT *, -- 或者只选择你需要的原始列
(
(ABS(l.lat*111139 - myPointLat*111139)^2) +
(ABS(l.lng*111139 - (myPointLng*111139))^2)
) AS proximity -- 将距离平方计算为一个名为 proximity 的新列
FROM point l
) AS subquery_points
WHERE proximity <= metres^2 -- 在子查询外部使用计算列进行过滤
ORDER BY proximity; -- 在子查询外部使用计算列进行排序在上述代码中:
- 内层子查询 (SELECT *, ... FROM point l) 首先计算每个点到目标点的距离平方,并将其命名为 proximity。
- 外层查询 SELECT Column1, Column2, Column3 FROM ... 然后在 WHERE 子句中使用 proximity 列进行过滤(筛选出在指定范围内的点),并在 ORDER BY 子句中使用 proximity 列进行排序(按距离远近)。
优点
- 代码可读性强:距离计算逻辑被封装在一个地方,后续的过滤和排序直接引用计算列的别名,使得SQL语句更易于理解。
- 避免重复:避免在 WHERE 和 ORDER BY 子句中重复复杂的计算表达式,减少了出错的可能性。
缺点
- 潜在的性能开销:PostgreSQL优化器在处理子查询时,可能需要先计算所有点的 proximity 值,然后再进行过滤和排序。这意味着即使只有少数点满足条件,也可能对所有点执行距离计算,从而导致性能下降,尤其是在数据集非常大的情况下。
方法二:重复表达式优化性能
为了最大化查询性能,尤其是在大数据集中,通常建议在 WHERE 和 ORDER BY 子句中直接重复距离计算表达式。
示例代码
SELECT * -- 选择你需要的列
FROM point l
WHERE (
(ABS(l.lat*111139 - myPointLat*111139)^2) +
(ABS(l.lng*111139 - (myPointLng*111139))^2)
) <= metres^2 -- 在 WHERE 子句中直接使用距离平方表达式进行过滤
ORDER BY (
(ABS(l.lat*111139 - myPointLat*111139)^2) +
(ABS(l.lng*111139 - (myPointLng*111139))^2)
); -- 在 ORDER BY 子句中再次使用距离平方表达式进行排序优点
- 性能优化:PostgreSQL优化器能够更好地处理这种结构。它可以在应用 WHERE 子句的过滤条件时,就立即计算距离平方。这意味着只有满足距离条件(即在指定范围内的点)的数据行才会进一步参与排序操作。这样大大减少了需要排序的数据集大小,从而显著提升查询性能。
- 直接性:查询逻辑更为直接,没有额外的子查询层级。
缺点
- 代码重复:距离计算表达式在 WHERE 和 ORDER BY 子句中重复出现,如果表达式复杂或需要修改,维护起来可能比较麻烦,增加了出错的风险。
- 可读性稍差:对于非常复杂的表达式,重复可能会降低SQL语句的整体可读性。
性能考量与最佳实践
在选择上述两种方法时,应根据具体场景权衡可读性、可维护性和性能。
- 对于大型数据集且性能至关重要的情况:强烈推荐使用方法二。尽管代码存在重复,但其在过滤阶段就能减少数据量的优势通常能带来显著的性能提升。
- 对于小型数据集或代码可维护性优先的情况:方法一可能是一个不错的选择,因为它提供了更清晰的SQL结构。
- 索引:在 lat 和 lng 列上创建B-tree索引对于 WHERE 子句的过滤性能非常重要,特别是当 myPointLat 和 myPointLng 是常量时。例如:CREATE INDEX idx_point_lat_lng ON point (lat, lng);
- PostGIS:需要注意的是,上述的距离计算是一个平面近似。对于需要处理大范围地理区域、高精度距离计算、或更复杂的地理空间操作(如多边形包含、几何交叉等),强烈建议使用PostgreSQL的PostGIS扩展。PostGIS提供了专业的地理空间数据类型和函数,能够进行更准确的球面距离计算(如ST_Distance_Sphere或ST_DWithin),并且支持空间索引(如GiST索引),能极大地优化地理空间查询性能。
总结
在PostgreSQL中实现基于勾股定理的邻近点查询并按距离排序,可以通过子查询或重复表达式两种方式实现。子查询提供了更好的代码可读性,但可能牺牲部分性能;而重复表达式则能更好地利用数据库优化器的能力,实现更快的查询速度。在实际应用中,建议根据数据量、性能要求和代码维护成本综合考虑,并结合实际数据进行性能测试,以选择最适合的方案。对于专业的地理空间应用,PostGIS无疑是更优的选择。
本篇关于《勾股定理优化邻近点查询方法》的介绍就到此结束啦,但是学无止境,想要了解学习更多关于文章的相关知识,请关注golang学习网公众号!
Windows11颜色筛选器怎么关闭
- 上一篇
- Windows11颜色筛选器怎么关闭
- 下一篇
- 《不朽箴言》官网入口及地址解析
-
- 文章 · java教程 | 18分钟前 |
- 身份证扫描及信息提取教程(安卓)
- 166浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 55分钟前 |
- JavaCopyOnWriteArrayList与Set使用解析
- 287浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 1小时前 |
- Java线程安全用法:CopyOnWriteArrayList详解
- 136浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 1小时前 |
- Java流收集后处理:Collectors.collectingAndThen用法解析
- 249浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 1小时前 |
- staticfinal变量初始化与赋值规则解析
- 495浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 1小时前 |
- 判断两个Map键是否一致的技巧
- 175浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 1小时前 | java 空指针异常 空值判断 requireNonNull Objects类
- JavaObjects空值判断实用技巧
- 466浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 2小时前 |
- Java字符串按固定长度分组加空格技巧
- 272浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 2小时前 |
- JTable数据模型详解:异构列管理教程
- 320浏览 收藏
-
- 文章 · java教程 | 2小时前 |
- JavaDelayQueue延迟队列实现解析
- 474浏览 收藏
-
- 前端进阶之JavaScript设计模式
- 设计模式是开发人员在软件开发过程中面临一般问题时的解决方案,代表了最佳的实践。本课程的主打内容包括JS常见设计模式以及具体应用场景,打造一站式知识长龙服务,适合有JS基础的同学学习。
- 543次学习
-
- GO语言核心编程课程
- 本课程采用真实案例,全面具体可落地,从理论到实践,一步一步将GO核心编程技术、编程思想、底层实现融会贯通,使学习者贴近时代脉搏,做IT互联网时代的弄潮儿。
- 516次学习
-
- 简单聊聊mysql8与网络通信
- 如有问题加微信:Le-studyg;在课程中,我们将首先介绍MySQL8的新特性,包括性能优化、安全增强、新数据类型等,帮助学生快速熟悉MySQL8的最新功能。接着,我们将深入解析MySQL的网络通信机制,包括协议、连接管理、数据传输等,让
- 500次学习
-
- JavaScript正则表达式基础与实战
- 在任何一门编程语言中,正则表达式,都是一项重要的知识,它提供了高效的字符串匹配与捕获机制,可以极大的简化程序设计。
- 487次学习
-
- 从零制作响应式网站—Grid布局
- 本系列教程将展示从零制作一个假想的网络科技公司官网,分为导航,轮播,关于我们,成功案例,服务流程,团队介绍,数据部分,公司动态,底部信息等内容区块。网站整体采用CSSGrid布局,支持响应式,有流畅过渡和展现动画。
- 485次学习
-
- ChatExcel酷表
- ChatExcel酷表是由北京大学团队打造的Excel聊天机器人,用自然语言操控表格,简化数据处理,告别繁琐操作,提升工作效率!适用于学生、上班族及政府人员。
- 3187次使用
-
- Any绘本
- 探索Any绘本(anypicturebook.com/zh),一款开源免费的AI绘本创作工具,基于Google Gemini与Flux AI模型,让您轻松创作个性化绘本。适用于家庭、教育、创作等多种场景,零门槛,高自由度,技术透明,本地可控。
- 3399次使用
-
- 可赞AI
- 可赞AI,AI驱动的办公可视化智能工具,助您轻松实现文本与可视化元素高效转化。无论是智能文档生成、多格式文本解析,还是一键生成专业图表、脑图、知识卡片,可赞AI都能让信息处理更清晰高效。覆盖数据汇报、会议纪要、内容营销等全场景,大幅提升办公效率,降低专业门槛,是您提升工作效率的得力助手。
- 3430次使用
-
- 星月写作
- 星月写作是国内首款聚焦中文网络小说创作的AI辅助工具,解决网文作者从构思到变现的全流程痛点。AI扫榜、专属模板、全链路适配,助力新人快速上手,资深作者效率倍增。
- 4536次使用
-
- MagicLight
- MagicLight.ai是全球首款叙事驱动型AI动画视频创作平台,专注于解决从故事想法到完整动画的全流程痛点。它通过自研AI模型,保障角色、风格、场景高度一致性,让零动画经验者也能高效产出专业级叙事内容。广泛适用于独立创作者、动画工作室、教育机构及企业营销,助您轻松实现创意落地与商业化。
- 3808次使用
-
- 提升Java功能开发效率的有力工具:微服务架构
- 2023-10-06 501浏览
-
- 掌握Java海康SDK二次开发的必备技巧
- 2023-10-01 501浏览
-
- 如何使用java实现桶排序算法
- 2023-10-03 501浏览
-
- Java开发实战经验:如何优化开发逻辑
- 2023-10-31 501浏览
-
- 如何使用Java中的Math.max()方法比较两个数的大小?
- 2023-11-18 501浏览

