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10.3.17-MariaDBでRAND()を使ったSQLの結果が1レコードに定まらない理由を知りたいです。

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Touhoku

score 30

CREATE TABLE data(
 id bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
 ,datum TEXT
 ,created_at datetime  default current_timestamp
 ,updated_at timestamp default current_timestamp on update current_timestamp
);
    $limit = 1000000;
    for($i=0;$i<$limit;$i++){
        $unique_id = uniqidReal(128);


        DB::insert('insert into `data` (datum) values (?)', [
            $unique_id
        ]);
    }
SELECT * From data where id = CEIL(RAND() * (select count(*) from data));

上記のSQLでSQLの結果が1レコードに定まりません。結果が0レコードは納得いくのですが、結果が2レコードや3レコードの場合があります。納得いきません。
よろしくお願いいたします。

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  • Touhoku

    2020/09/16 17:29

    画像のように整数の値を1つのみ返します。

    キャンセル

  • attercop

    2020/09/16 18:15

    事象からするとレコードごとにRANDが評価されているように思えますね。
    Qiitaの以下の記事だとINNER JOINして比較しているのでそういう挙動なのかもしれません。
    https://qiita.com/iri/items/b82795b6a3c0a8df62a5

    キャンセル

  • Touhoku

    2020/09/17 05:58

    なるほど。貴重な記事ありがとうございます。そういうものだと割り切ってしまうのがよいのかもしれません。

    キャンセル

回答 3

+2

確かに不思議ですね、WHERE句の中のRAND() の値が一度計算されて使い回されると考えると
複数行帰ってくるのは不思議です。
挙動から考えると1行判定するごとにRAND()の値が再計算されているのかなぁ…という気がしますが、裏付けるドキュメントが見つかりませんでした。
(RAND()をselectしてしまうとそこでさらに乱数が算出されてしまうので検証にならなかったです)

SQLの形を変えて、以下のようにすると期待する動作になると思います。

SELECT data.*, rdm.rnd_id From data
inner join (select CEIL(RAND() * (select count(*) from data)) as rnd_id) as rdm
   on rdm.rnd_id = data.id;

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+2

サブクエリのキャッシュ

SELECT * From data where id = CEIL(RAND() * (select count(*) from data));

これはサブクエリを持つクエリです。サブクエリは相関項目を持たない。一般にこの動作は、サブクエリを実行して結果をキャッシュ、キャッシュを使って外部クエリが実行される。

ここから推測。キャッシュされるのは、(select count(*) from data))の結果だけで、式 CEIL(RAND() * <キャッシュされたサブクエリ>) は毎回実行されると考えると、辻褄が会うのではないでしょうか。次のようにクエリを変更します。

SELECT * From data where id = (SELECT RID FROM (SELECT CEIL(RAND() * (select count(*) from data)) AS RID)R);

式全体をキャッシュしたので1件だけヒットすると推測します。内部結合を使う方法は他の方が回答されています。あるいは、withを使う以下の方法でもCEIL式までキャッシュできる。SQLをバラバラにしています。

WITH RND(R) AS (
SELECT RAND()
), CNT(C) AS (
select count(*) from data
), CIL(RID) AS (
SELECT CEIL(R*C) from RND cross join CNT
)
SELECT * From data where id = (SELECT RID FROM CIL);

クエリとサブクエリの関係

クエリとサブクエリの関係は思ったより複雑です。2つのクエリごとにサブクエリがキャッシュされるようです。

WITH RND(R) AS (
SELECT RAND()
), CNT(C) AS (
select count(*) from data
), CIL(RID) AS (
SELECT CEIL(R*C) from RND cross join CNT
)
SELECT * From data where id = (SELECT RID FROM CIL)
UNION ALL
SELECT * From data where id = (SELECT RID FROM CIL);

CEIL(RAND() * (select count(*) from data))はレコードごとに実行される

理由は、idと上の式の値が等しいかを判定するために、式を評価するからです。次のSQLを考えてください。これらの条件式はレコードごとに評価しています。

select * from data where id % 2 = 0 limit 5;
select * from data where id = power(ceil(rand()*10000),0);

最後に、質問の現象はどのテーブルでも再現できます。where条件に ceil(rand() * (select count(*) from <table>))と書けばよい。

結論

以下の2つのSQLは同じです。

SELECT * From data where id = CEIL(RAND() * (select count(*) from data));
SELECT id,datum,created_at,updated_at From (select *, CEIL(RAND() * (select count(*) from data)) from data) rnd where id=`CEIL(RAND() * (select count(*) from data))`;

補足

EXPLAINを使ってSQLを確認しました。以下のSQLはSUBQUERYでなくUNCACHEABLE SUBQUERYが表示されました。しかし対象が導出表だったので同じ結果が得られると判断しました。

MariaDB [...]> explain SELECT * From data where id = (SELECT R FROM (SELECT CEIL(RAND() * (select count(*) from data)) AS R) RND);
+------+----------------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------+
| id   | select_type          | table      | type   | possible_keys | key     | key_len | ref   | rows   | Extra          |
+------+----------------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------+
|    1 | PRIMARY              | data       | const  | PRIMARY       | PRIMARY | 8       | const | 1      | Using where    |
|    2 | UNCACHEABLE SUBQUERY | <derived3> | system | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  | 1      |                |
|    3 | DERIVED              | NULL       | NULL   | NULL          | NULL    | NULL    | NULL  | NULL   | No tables used |
|    4 | SUBQUERY             | data       | index  | NULL          | PRIMARY | 8       | NULL  | 100239 | Using index    |
+------+----------------------+------------+--------+---------------+---------+---------+-------+--------+----------------+
4 rows in set (0.043 sec)


これ以外のSQLのEXPLAINの結果は想定どおりでした。

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  • 2020/09/17 10:00 編集

    なぜ、式 CEIL(RAND() * <キャッシュされたサブクエリ>) が毎回実行されるのかには答えていません。ここから先は自分で調べるか、Stack Overflowで質問するか ... 。
    <-- 愚問でした。一致判定(=)のために評価しないといけない。

    キャンセル

+1

RAND()は0以上1未満の少数をランダムに返すものですので
ランダム要素がある限り結果が一意になることはないでしょう

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  • 2020/09/16 17:03

    >ユニークな整数の連番でないかぎり
    id bigint NOT NULL AUTO_INCREMENT PRIMARY KEY
    としているのでユニークな整数の連番にも関わらず、複数レコードが出るのが不思議でなりません。

    キャンセル

  • 2020/09/16 17:52

    ロジックが正しいならたしかにおかしいですね
    複数表示されるときのIDはどうなっていますか?

    キャンセル

  • 2020/09/17 05:53

    複数表示されるときのIDの表示の仕方をご存じでしょうか?私は最終的なSELECT結果のidカラムを見る以外には分からないため、教えていただけないでしょうか?

    キャンセル

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