一、Range类型介绍
Range类型是PG 9.2之后开始出现的一种特有的类型，用于表现范围，如一个整数的范围、一个时间的范围，而范围底下的基本类型（如整数、时间）则被成为Range类型的subtype。
Range数据类型可以更快的在范围条件查询中检索到数据。
例如：
某个IP地址库记录了每个地区的IP地址的范围，现在需要查询指定IP地址在那个地区，IP库记录表为如下结构：
create table tb_ip_range(
begin_ip inet,
end_ip inet,
area text,
sp text);
现在查询IP地址192.188.17.120在那个地区，对应的查询语句如下：
select * from tb_ip_range where begin_ip <= ‘192.188.17.120’::inet and end_id >= ‘192.188.17.120’::inet
虽然在表上的begin_ip和end_ip列都创建了索引，但是在Postgresql中，虽然sql语句会走索引，但是查询方式时分别扫描两个索引建位图，然后通过位图进行and操作，对比sql语句的执行计划，索引的范围扫描还不是最高效的。
Range类型时通过创建空间索引的方式执行sql语句，例如：
创建类似的IP地址库表：
1.创建Range类型：
create type inetrange as Range (subtype=inet);
2.创建IP范围表：
create table tb_ip_range(
ip_range inetrange，
area text,
sp text);
3.在ip_range列上创建索引，然后通过包含运算符 ”@>“ 查找对应的数据：
select * from tb_ip_range where ip_range @> ‘192.188.17.120’::inet
二、Range类型的创建
在Postgresql中已经内置了一些常用的Range类型，可以不用执行create type xxx as range来创建：
int4range : 4字节整数的范围类型
int8range : 8字节大整数的范围类型
numrange : numeric的范围类型
tsrange : 无时区的时间戳范围类型
tstzrange : 带时区的时间戳范围类型
daterange : 日期的范围类型
示例：
# 时间范围
CREATE TABLE reservation (room int, during tsrange);
INSERT INTO reservation VALUES
(1108, '[2010-01-01 14:30, 2010-01-01 15:30)');
# 整数是否包含在范围内
postgres=# select int4range(10,20) @> 3;
?column?
----------
f
(1 row)
postgres=# select int4range(10,20) @> 11;
?column?
----------
t
(1 row)
# 判断两个范围是否有交集，有true，没有false
postgres=# select numrange(11.1,22.2) && numrange(20.0,30.0);
?column?
----------
t
(1 row)
postgres=# select numrange(11.1,22.2) && numrange(23.0,30.0);
?column?
----------
f
(1 row)
# 使用uper提取范围的最大边界
postgres=# select upper(int8range(15,30));
upper
-------
30
(1 row)
postgres=# select upper(int8range(15,35));
upper
-------
35
(1 row)
# 提取两个范围共同的交集
postgres=# select int4range(10, 20) * int4range(15, 25);
?column?
----------
[15,20)
(1 row)
postgres=# select int4range(10, 30) * int4range(15, 25);
?column?
----------
[15,25)
(1 row)
postgres=# select isempty(numrange(1,5));
isempty
---------
f
(1 row)
如果以上内置的range类型不符合你的要求，可以使用CREATE TYPE来创建自定义的Range类型，语法如下：
CREATE TYPE name AS RANGE(
SUBTYPE = subtype
[ , SUBYTPE_OPCLASS = subtype_operator_class ]
[ , CLLATION = collation ]
[ , CANONICAL = canonical_function ]
[ , SUBTYPE_DIFF = subtype_diff_function ]
说明：
1.SUBTYPE = subtype：指定子类型
2.SUBYTPE_OPCLASS = subtype_operator_class：指定子类型的操作符
3.CLLATION = collation：指定排序规则
4.CANONICAL = canonical_function：如果要创建一个稀疏的Range类型，而不是一个连续的Range类型，那就定义此函数
5.SUBTYPE_DIFF = subtype_diff_function：定义子类型的差别函数
示例：
CREATE TYPE floatrange AS RANGE(
SUBTYPE=float8;
SUBTYPE_DIFF=float8mi
);
三、Range类型的输入
Range类型的输入格式：
’(lower-bound,upper-bound)‘
‘(lower-bound,upper-bound]’
’[lower-bound,upper-bound)‘
‘[lower-bound,upper-bound]’
’empty‘
其中，”(“ 和 ”)“ 表示定义的范围不包括此元素，”[“ 和 ”]“ 表示定义的范围包括此元素，’empty‘ 表示空，空表示范围内不包含任何东西。
示例：
-- includes 3, does not include 7, and does include all points in between
SELECT '[3,7)'::int4range;
-- does not include either 3 or 7, but includes all points in between
SELECT '(3,7)'::int4range;
-- includes only the single point 4
SELECT '[4,4]'::int4range;
-- includes no points (and will be normalized to 'empty')
SELECT '[4,4)'::int4range;
每个范围类型都有一个与范围类型同名的构造函数。使用构造函数通常比编写范围文字常量更方便，因为它避免了对绑定值的额外引用。构造函数接受两个或三个参数。两个参数的形式以标准形式构造一个范围(下界包括，上界排除)，而三个参数的形式构造一个范围，其边界由第三个参数指定。第三个参数必须是字符串“()”、“()”、“()”或“[]”中的一个。例如:
-- The full form is: lower bound, upper bound, and text argument indicating inclusivity/exclusivity of bounds.
postgres=# select numrange(1.0, 14.0, '(]');
numrange
------------
(1.0,14.0]
(1 row)
-- If the third argument is omitted, '[)' is assumed.
postgres=# select numrange(1.0, 14.0);
numrange
------------
[1.0,14.0)
(1 row)
-- Although '(]' is specified here, on display the value will be converted to
-- canonical form, since int8range is a discrete range type (see below).
postgres=# select int8range(1, 14, '(]');
int8range
-----------
[2,15)
(1 row)
Range类型还可以表示极值的区间，例如：
1.表示从1开始到int4可以表示的最大值：
postgres=# select '[1,)'::int4range;
int4range
-----------
[1,)
(1 row)
2.表示从int4可以表示的最小值到1的范围：
postgres=# select '[,1)'::int4range;
int4range
-----------
(,1)
(1 row)
3.对于numrange范围，可以表示无穷大或者无穷小，例如，从1到无穷大与负无穷到1：
postgres=# select '[1,)'::numrange;
numrange
----------
[1,)
(1 row)
postgres=# select '[,1)'::numrange;
numrange
----------
(,1)
(1 row)
注意：与numrange不同的是，int4range里不是无穷大或者负无穷，因为int4有具体的范围。
四、Range类型的操作符和函数
1.Range类型支持的操作符：
| 操作符 | 描述 | 例子 | 结果 |
|---|---|---|---|
| = | 等于 | select int4range’[1,5)’ = ‘[1,4]’::int4range; | t |
| <> | 不等于 | select numrange(1.1,1.2) <> numrange(1.1,1.3); | t |
| < | 小于 | select int4range ‘[1,10)’ < int4range’[2,3)’; | t |
| > | 大于 | select int4range ‘[2,3)’ > int4range’[1,100)’; | t |
| <= | 小于等于 | select int4range’[2,3)’<= int4range’[1,2)’; | f |
| >= | 大于等于 | select int4range’[2,3)’>= int4range’[1,2)’; | t |
| @> | 包含（左边包含了右边） | select int4range’[1,3)’ @> int4range’[1,2)’; | t |
| <@ | 被包含（右边包含左边） | select int4range’[1,2)’ <@ int4range’[1,4)’; | t |
| && | 重叠（两个范围有交集） | select int4range’[1,2)’ && int4range’[1,4)’; | t |
| << | 严格在左（没有重叠值） | select int4range’[1,2)’ << int4range’[2,4)’; | t |
| >> | 严格在右 | select int4range’[2,4)’ >> int4range’[1,2)’; | t |
| &< | 没有扩展到右边 | select int4range’[1,2)’ &< int4range’[1,4)’; | t |
| &> | 没有扩展到左边 | select int4range’[1,2)’ &> int4range’[1,4)’; | t |
| -l- | 链接在一起（值没有交集） | select int4range’[1,2)’ - | - int4range’[2,4)’; |
| + | union(将两个范围合并在一起) | select int4range’[1,2)’ + int4range’[2,4)’; | [1,4) |
| * | intersection | select int4range’[1,4)’ * int4range’[2,5)’; | [2,4) |
| - | difference | select int4range’[1,4)’ - int4range’[2,5)’; | [1,2) |
2.Range类型的函数：
1.lower(anyrange) : 获得范围的起始值
postgres=# select lower(int4range '[11,22)');
lower
-------
11
(1 row)
postgres=# select lower(int4range '[11,22)') is null;;
?column?
----------
f
(1 row)
postgres=# select lower(int4range '[11,22)') is not null;
?column?
----------
t
(1 row)
2.upper(anyrange)：获得范围的结束值
postgres=# select upper(int4range '[11,22)');
upper
-------
22
(1 row)
postgres=# select upper(int4range '[11,34]');
upper
-------
35
(1 row)
注意：获取的范围结束值是不包含在范围内的最大值！
3.isempty(anyrange)：是否是空范围
postgres=# select isempty(int4range'empty');
isempty
---------
t
(1 row)
postgres=# select isempty(int4range'(,)');
isempty
---------
f
(1 row)
postgres=# select isempty(int4range'(1,1)');
isempty
---------
t
(1 row)
postgres=# select isempty(int4range'[1,2)');
isempty
---------
f
(1 row)
4.lower_inc(anyrange)：起始值是否在范围内
postgres=# select lower_inc(int4range'(1,2)');
lower_inc
-----------
f
(1 row)
postgres=# select lower_inc(int4range'[1,2)');
lower_inc
-----------
t
(1 row)
postgres=# select lower_inc(int4range'(1,4]');
lower_inc
-----------
t
(1 row)
5.upper_inc(anyrange)：结束值是否在范围内
postgres=# select upper_inc(int4range'(1,2)');
upper_inc
-----------
f
(1 row)
postgres=# select upper_inc(int4range'(1,3]');
upper_inc
-----------
f
(1 row)
6.lower_inf(anyrange)：起始值是否是一个无穷值
7.upper_inf(anyrange)：结束值是否是一个无穷值
五、Range类型的索引和约束
1.索引：
可以为范围类型的表列创建GiST和SP-GiST索引。例如，创建一个GiST索引:
CREATE INDEX reservation_idx ON reservation USING GIST (during);
索引创建后可以在sql语句中使用Range类型的操作符来进行索引数据检索。
此外，可以为范围类型的表列创建B-tree和hash索引。对于这些索引类型，基本上惟一有用的范围操作是相等操作。有一个为范围值定义的B-tree排序，具有相应的<和>操作符，但是排序是相当随意的，在现实世界中通常没有用处。Range类型的b -树和散列支持主要是为了允许在查询内部进行排序和散列，而不是创建实际的索引。
2.约束
在Range类型的列上一般创建排除约束，让其范围总是不重叠的，例如：
CREATE TABLE reservation (
during tsrange,
EXCLUDE USING GIST (during WITH &&)
);
INSERT INTO reservation VALUES
('[2010-01-01 11:30, 2010-01-01 15:00)');
INSERT 0 1
INSERT INTO reservation VALUES
('[2010-01-01 14:45, 2010-01-01 15:45)');
ERROR: conflicting key value violates exclusion constraint "reservation_during_excl"
DETAIL: Key (during)=(["2010-01-01 14:45:00","2010-01-01 15:45:00")) conflicts
with existing key (during)=(["2010-01-01 11:30:00","2010-01-01 15:00:00")).
由以上例子看出，列上创建了排他约束，插入数据时，如果与原有数据范围有重叠时就会报错。
如果有一个两个列的表，第一个列时普通类型是 id ，第二个时Range类型是 during ，插入数据时判断，如果 id 值相等时，如果Range列范围有重叠，插入报错，如果 id 值不相等，那么Range列即使范围重叠也不报错，可以进行数据插入。这时就需要Postgresql的扩展模块 btree_gist 来实现：
CREATE EXTENSION btree_gist;
CREATE TABLE room_reservation (
id intege,
during tsrange,
EXCLUDE USING GIST (room WITH =, during WITH &&)
);
INSERT INTO room_reservation VALUES
(1, '[2010-01-01 14:00, 2010-01-01 15:00)');
INSERT 0 1
INSERT INTO room_reservation VALUES
(1, '[2010-01-01 14:30, 2010-01-01 15:30)');
ERROR: conflicting key value violates exclusion constraint "room_reservation_room_during_excl"
DETAIL: Key (room, during)=(123A, ["2010-01-01 14:30:00","2010-01-01 15:30:00")) conflicts
with existing key (room, during)=(123A, ["2010-01-01 14:00:00","2010-01-01 15:00:00")).
INSERT INTO room_reservation VALUES
(2, '[2010-01-01 14:30, 2010-01-01 15:30)');
INSERT 0 1
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