Railsでツリー構造を再帰処理を用いて隣接リストモデルで実装した場合の紹介になります。

1. いまさらツリー構造
2018.06.28 Meguro.rb #16
Yuya Taki

2. self.inspect
[1] https://github.com/muramurasan/okuribito [2] http://poject.herokuapp.com/
➢ gemのロゴを書いたり…
➢ たまにQiitaの記事を書いたり…
➢ 新卒で某SIerに就職
➢ 渋谷の企業にてRuby on Railsを学ぶ
➢ 今はお客さんに謝りに行くお仕事
Name : Yuya Taki
GitHub : yuyasat
Qiita : yuyasat
[1]
若輩者ですので、何卒優しくご教授いただければと
思います。
（commitはしていない）
➢ ○よ○よ風ゲームをReact.jsで実装し
たり
[2]

3. 最近の知人Nとの会話
最近YouTubeばかりみてるんだけど。
うちの娘もヒカキンヒカキン言ってる。
だけど動画多くてわかりにくいし、わかりやすくカテゴリ分
けしたい。
アーティストのYouTubeページ行くといろんなのがあっ
て、ミュージックPVだけ集めたい。YouTubeの音楽チャ
ンネルあるけどちゃうねん。
おk。
知人N
知人N
知人N
いい感じにカテゴリ分けできるサイトつくって。
サイト名は決めたから。
知人N

4. 作ってみた
https://super-youtuber.com/

5. カテゴリの実装
https://super-youtuber.com/

6. はじめてのカテゴリ実装
節点（node）
葉（leaf）
枝（edge）
根（root）
➢ こんな感じのツリー構造やろ
➢ カテゴリなんていろんなところで実装されてるし余裕っしょ
➢ rubyにはancestryというgemがあるらしい
➢ 親idを持たせとけばいいっしょ
id name parent_id
1 スポーツ NULL
2 野球 1
3 サッカー 1
➢ ancestryはrootまでの経路を全部持たせるらしい
➢ 冗長じゃない？更新面倒じゃない？
➢ やっぱりこれでいけない？→
id name path
1 スポーツ NULL
2 野球 /1
3 高校野球 /1/2
➢ とりあえずgemとか調べてみるか

7. RDBにおける木構造の実装方法
➢ 隣接リストモデル
○ 今回実装したのがこれ。
○ SQLアンチパターン第二章ナイーブツリー。
➢ 経路列挙モデル
○ ancestryでの実装。
➢ 入れ子集合（整数）モデル
➢ 入れ子区間（実数）モデル
○ ミック「データ型の制度という物理制約さえなければRDBで階層構造を扱う方法論として
は、検索／更新のパフォーマンスとモデルの簡潔さの双方において最も優れている」[1]
○ でも複雑さは一番大きい。
➢ 閉包テーブルモデル
○ 経路情報をもつテーブルを作る。
節点（node）
葉（leaf）
枝（edge）
根（root）
[1] 達人に学ぶDB設計徹底指南書p291

8. 各実装の特徴
設計 テーブル数 子孫アクセス ツリーへのク
エリ実行
挿入 削除 参照整合性維
持
隣接リスト 1 簡単 難しい
※再帰クエリ
を使えば簡単
簡単 簡単
※場合による
可能
経路列挙 1 簡単 簡単 簡単 簡単 不可
入れ子 1 難しい 難しい 難しい 難しい 不可
閉包テーブル 2 簡単 簡単 簡単 簡単 可能
[1] SQLアンチパターンp30 [2] SQLアンチパターンp18
[1]
アンチパターンといいつつ、再帰処理ができれば用いても良い [2]
経路列挙モデルが跋扈してたので原点に戻って隣接リストモデルで実装してみた。

9. 子ノードをもつノードを安易に削除できない
before_destroy do
return unless children.present?
errors.add(:base, '紐づいている子カテゴリを削除してください ')
throw :abort
end
節点（node）
葉（leaf）
枝（edge）
根（root）
➢ validationしてしまう

10. 子孫（サブツリー）の取得
➢ rubyで再帰処理で解決！
def descendants(category = self, array = [], include_self: true, only_id: true)
array << (only_id ? self.id : self) if include_self && id == category.id
return array + [only_id ? category.id : category] if category.children.blank?
category.children.eager_load(:children).each do |cat|
array << (only_id ? cat.id : cat)
descendants(cat, array)
end
array
end
➢ SQLでもかける（後述）

11. 先祖を取得するメソッドと子孫を取得するメソッド
class Category < ApplicationRecord
belongs_to :parent, class_name: 'Category', foreign_key: :parent_id
has_many :children, class_name: 'Category', foreign_key: :parent_id
def ancestors(category = self, result = [], include_self: true, only_id: true)
return result + [only_id ? category.id : category] if category.root?
ancestors(category.parent, result, only_id: only_id) +
(!include_self && id == category.id ? [] : [only_id ? category.id : category])
end
def descendants(category = self, array = [], include_self: true, only_id: true)
array << (only_id ? self.id : self) if include_self && id == category.id
return array + [only_id ? category.id : category] if category.children.blank?
category.children.eager_load(:children).each do |cat|
array << (only_id ? cat.id : cat)
descendants(cat, array)
end
array
end
end
先祖を取得
子孫を取得

12. ancestryのインスタンスメソッドとの対応
ancestry 隣接リストモデル
parent parent
parent_id parent_id
root ancestors(only_id: false).first
root_id ancestors.first
root? parent_id == 0
ancestors ancestors(include_self: false, only_id: false)
ancestors? ancestors.length > 1
ancestor_ids ancestors(include_self: false)
path ancestors(only_id: false)
path_ids ancestors
children children
child_ids children.pluck(:id)
has_parent? parent_id != 0 or self.class.exists?(id: parent_id)
has_children? children.exists?
childless? !children.exists?
https://github.com/stefankroes/ancestry
ancestry 隣接リストモデル
siblings parent&.children || self.class.ro
sibling_ids siblings.pluck(:id)
has_siblings? siblings.exists?
only_child? siblings.count == 1
descendants
descendants(include_self: false,
only_id: false)
descendant_ids descendants(include_self: false)
subtree descendants(only_id: false)
subtree_ids descendants
depth ancestors.count - 1

13. With `WITH RECURSIVE`
def ancestors(include_self: true)
ids = Category.find_by_sql(<<-SQL).map(&:id) - (include_self ? [] : [id])
WITH RECURSIVE ancestors(id, parent_id) as (
SELECT
categories.id,
categories.parent_id
FROM
categories
WHERE
categories.id = #{id}
UNION ALL
SELECT
categories.id,
categories.parent_id
FROM
ancestors,
categories
WHERE
ancestors.parent_id = categories.id
)
SELECT id FROM ancestors;
SQL
self.class.where(id: ids).order(ids.map { |id| "categories.id = #{id} desc" })
end

14. With `WITH RECURSIVE`
def descendants(include_self: true)
ids = Category.find_by_sql(<<-SQL).map(&:id) - (include_self ? [] : [id])
WITH RECURSIVE children(id, parent_id) as (
SELECT
categories.id,
categories.parent_id
FROM
categories
WHERE
categories.id = #{id}
UNION ALL
SELECT
categories.id,
categories.parent_id
FROM
categories,
children
WHERE
children.id = categories.parent_id
)
SELECT id FROM children;
SQL
self.class.where(id: ids).order(ids.map { |id| "categories.id = #{id} desc" })
end

15. まとめ
➢ 隣接リストモデルでも、再帰処理を用いることで先祖も子孫も簡単に取
得できる。
➢ 再帰処理のメソッド２つ（ancestrorsとdescendants）を押さえておけば
良い。
ツリー構造の実装は要件に応じて計画的に。

16. 資料
SQLアンチパターン
達人に学ぶDB設計 徹底指南書 初級者で終わりたくないあなたへ
RDBでツリー構造
[PostgreSQL 8.4+] WITH RECURSIVEの動作を理解する
木構造の親または子を再帰的に取得する
SQLアンチパターン - ナイーブツリー
Railsでツリー構造をもったカテゴリを隣接リストモデルで実装する

17. ご静聴ありがとうございました。

18. 隣接リストモデル
カテゴリ 親
科目 NULL
数学 科目
物理 科目
力学 物理
波動 物理
熱力学 物理
物理
熱力学
科目
数学
力学 波動

19. 経路列挙モデル
物理
熱力学
科目
数学
力学 波動
カテゴリ 経路
科目 NULL
数学 /科目
物理 /科目
力学 /科目/物理
波動 /科目/物理
熱力学 /科目/物理

20. 入れ子集合モデル
科目
物理
力学 波動 熱力学
数学
1
2 3 4
5 6 7 8 9 10
11
12
カテゴリ 左端 右端
科目 1 12
数学 2 3
物理 4 11
力学 5 6
波動 7 8
熱力学 9 10