Sqlite中文排序研究
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作者联系方式：Li XianJing <xianjimli at hotmail dot com>
更新时间：2006-12-19
Sqlite是一个用C语言实现的小型SQL数据库引擎。它体积小巧但功能强大，对硬件资源要求很低而且性能表现卓越，非常适合于嵌入式应用环境。最近发现sqlite并不支持中文(拼音/笔画)排序，而这个功能又是我们必需的，所以花了些时间去研究。我对Sqlite的了解只能算是业余级，在研究的过程或许走了些弯路，或许已经有现存的算法可利用，不管怎么样，在研究过程中还是有不少收获，写出来和大家探讨一下。
我们知道，计算机中的每一个字符都有一个内码。在默认情况下，计算机排序时，比较两个字符的大小就是比较字符内码的大小，这对于英文来说没有问题，因为英文字母的内码是按字母顺序递增的。对于中文来说，就比较麻烦了：首先，中文的排序方式有多种，比如按内码排序、按拼音排序和按笔画排序，要通过参数指定排序的方式，否则计算机就按内码排序了。其次，汉字的内码顺序即不同于拼音顺序，也不同于按笔画顺序。在GB2312编码中，汉字基本上按拼音排序（据说有例外，不太清楚）。在GBK中，它在GB2312基础上进行了扩充，兼容GB2312中的所有字符，所以不是按拼音排序了。在Unicode中，汉字的排列似乎更没有什么规律可言了。
为了解决内码顺序与用户习惯顺序(如拼音顺序)的冲突，在glibc的locale数据里，要求提供排序方式(collate)的描述。我看了一下glibc-2.3.5提供的locale数据，在简体中文(zh_CN)的locale数据描述里，关于排序方式的描述如下：
% ISO 14651 collation sequence
LC_COLLATE
copy "iso14651_t1"
END LC_COLLATE
也就是说，照抄iso14651_t1的排序方式。打开iso14651_t1文件看了一下，也没有发现关于中文的特殊处理，可以推断glibc默认的排序方式就是按unicode排序。
所以不能指望glibc提供中文排序功能，如果SQLite支持了中文排序只能是做了特殊处理。浏览了一下SQLite的代码，这种希望似乎也不大。在网上也没有查到相关的资料和补丁，看来只能靠自己了。
不过，在浏览SQLite代码时还是有些收获，至少知道了它比较数据记录的过程：
1. sqlite3VdbeExec调用sqlite3BtreeInsert把记录插入到适当的位置。
2. sqlite3BtreeInsert调用sqlite3BtreeMoveto找到要插入的位置。
3. sqlite3BtreeMoveto调用sqlite3VdbeRecordCompare比较两条记录的大小。
4. sqlite3VdbeRecordCompare调用sqlite3MemCompare比较字段的大小。
5. sqlite3MemCompare调用binCollFunc去做真正的比较。
6. binCollFunc是一个回调函数，由外层设置的。
进一步研究，知道了binCollFunc的来源：
1. struct CollSeq是一个用来比较的对象，它带有一个比较函数和相关上下文。
2. 通过multiSelectCollSeq找到合适的CollSeq对象。
3. multiSelectCollSeq调用sqlite3ExprCollSeq查找。
4. multiSelectCollSeq调用sqlite3CheckCollSeq查找。
5. 查找标准是SELECT或CREATE TABLE所带的COLLATE子句。
6. 也就是说可以通过SELECT或CREATE TABLE的参数来决定选择哪个比较函数。
基于上面这些认识，我们知道比较函数是可以指定的了。接下来的问题是，我们能否自定义比较函数，如何自定义，以及如何安装到SQLite里。很快发现SQLite已经提供了安装比较函数的接口:
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int sqlite3_create_collation16( sqlite3* db, const char *zName, int enc, void* pCtx, int(*xCompare)(void*,int,const void*,int,const void*) ) int sqlite3_create_collation( sqlite3* db, const char *zName, int enc, void* pCtx, int(*xCompare)(void*,int,const void*,int,const void*) ) |
前者用来安装UTF-16的比较函数，后者用来安装UTF-8的比较函数。我们发现，在main.c里已经安装了一些内置的比较函数：
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sqlite3_create_collation(db, "BINARY", SQLITE_UTF8, 0,binCollFunc); sqlite3_create_collation(db, "BINARY", SQLITE_UTF16, 0,binCollFunc); sqlite3_create_collation(db, "NOCASE", SQLITE_UTF8, 0, nocaseCollatingFunc); |
好了，原理清楚了，我们要做的只是提供一个比较函数，并且安装进去就OK了。为了测试，我写一个按拼音排序的比较函数(按笔画排序类似):
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int pinyin_cmp( void *NotUsed, int nKey1, const void *pKey1, int nKey2, const void *pKey2) { int n = nKey1 < nKey1 ? nKey1 : nKey2; return pinyin_strncmp(pKey1, pKey2, n + 1); } |
安装比较函数时要注意，因为我们实现的比较函数是针对UTF-16的，所以名字要用UTF-16编码。但是由于linux下默认的wchar_t是32位的，不能直接用L”pinyin”的方式把ANSI字符串转换成UTF-16字符串，只能按下列方式。
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unsigned short zName[] = {'p', 'i', 'n', 'y', 'i', 'n', 0}; sqlite3_create_collation16(db, zName, SQLITE_UTF16, 16, pinyin_cmp); |
测试结果正常(红色部分为按拼音排序，蓝色部分为默认排序):
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sqlite> create table person(name text, age int); sqlite> insert into person values("张三", 23); sqlite> insert into person values("张三丰", 23); sqlite> insert into person values("李四", 24); sqlite> insert into person values("李四叔", 24); sqlite> insert into person values("王五", 25); sqlite> insert into person values("王五妹", 25); sqlite> insert into person values("赵七", 26); sqlite> insert into person values("赵七姑", 26); sqlite> sqlite> select * from person order by name collate pinyin; 李四|24 李四叔|24 王五|25 王五妹|25 张三|23 张三丰|23 赵七|26 赵七姑|26 sqlite> select * from person order by name; 张三|23 张三丰|23 李四|24 李四叔|24 王五|25 王五妹|25 赵七|26 赵七姑|26 |
总结：SQLite的架构设计非常优秀，接口定义得也比较合理，支持中文排序变得非常简单。
(关于pinyin_strncmp的实现，将在下一篇文章中介绍)
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