PostgreSQL 文字列操作の基本：効果的な切り出しテクニックを紹介

はい、承知いたしました。PostgreSQLにおける文字列の切り出しに焦点を当て、約5000語の詳細な解説記事を作成します。

PostgreSQL 文字列操作の基本：効果的な切り出しテクニックを紹介

はじめに

データベースに格納されるデータの中で、文字列データは非常に重要な位置を占めています。名前、住所、製品の説明、URL、ログ情報など、様々な形式のテキストデータが日々蓄積されています。これらの文字列データを効果的に活用するためには、特定の情報だけを抽出したり、不要な部分を取り除いたりといった文字列操作が不可欠です。

中でも「文字列の切り出し（部分文字列の抽出）」は、最も頻繁に行われる操作の一つです。例えば、メールアドレスからドメイン名だけを取り出したい、商品コードの先頭数桁だけを使って分類したい、ログエントリからタイムスタンプ部分を抜き出したい、といったケースが考えられます。

PostgreSQLは高機能なリレーショナルデータベース管理システムとして知られており、豊富な組み込み関数を提供しています。文字列操作に関しても、様々な要件に対応できる強力な関数が用意されています。しかし、その種類の多さから、どの関数をいつ、どのように使うべきか迷うこともあるかもしれません。

この記事では、PostgreSQLで利用できる主要な文字列切り出し関数に焦点を当て、それぞれの基本的な使い方から、より高度なテクニック、実践的な応用例までを詳細に解説します。基本的な位置指定による切り出しから、区切り文字を利用した分割、そして強力な正規表現を使った柔軟な抽出方法まで、幅広いテクニックを紹介することで、あなたのPostgreSQLでの文字列操作スキルを向上させることを目指します。

文字列操作の基礎知識

PostgreSQLで文字列操作を行う前に、いくつかの基本的な概念や考慮事項を理解しておくことが重要です。

PostgreSQLにおける文字列型

PostgreSQLで文字列データを格納するために使用される主なデータ型には、VARCHAR(n)、TEXT、CHAR(n)などがあります。

VARCHAR(n): 可変長文字列型です。最大長nを指定できます。指定した長さを超える文字列を格納しようとするとエラーになります。
TEXT: 可変長文字列型で、最大長の指定がありません。非常に長い文字列を扱うのに適しています。VARCHARと同様の機能を提供し、ほとんどの場合、TEXT型で十分事足ります。
CHAR(n): 固定長文字列型です。指定した長さに満たない文字列を格納した場合、末尾にスペースが詰められます。また、取得時にも末尾のスペースが保持されます。現代的なアプリケーションでは、VARCHARやTEXTが推奨されることが多いです。

これらの型は、文字列操作関数においては基本的に同じように扱われます。関数の入力としてこれらの型の列やリテラルを指定でき、結果も通常はTEXT型やVARCHAR型として返されます。

文字列操作で考慮すべき点

文字列操作を行う際には、以下のような点に注意が必要です。

NULL値: 文字列操作関数の入力がNULLの場合、通常、結果もNULLになります。NULLを空文字列として扱いたい場合などは、COALESCE(column, '')のようにNULL処理を事前に行う必要があります。
空文字列: 空文字列（''）はNULLとは異なります。多くの関数は空文字列を有効な入力として扱いますが、期待通りの結果が得られるか確認が必要です。
大文字・小文字: デフォルトでは、文字列比較やパターンマッチングは大文字・小文字を区別します。必要に応じて、LOWER()やUPPER()関数を使って前処理を行うか、大文字・小文字を区別しないパターンマッチング演算子（~*, LIKE, ILIKEなど）や正規表現フラグを使用します。
エンコーディング: PostgreSQLは様々な文字エンコーディングをサポートしています。通常、文字列操作関数は文字単位で処理を行うため、マルチバイト文字（日本語など）でもバイト単位ではなく文字単位で正しく切り出しが行われます。しかし、低レベルなバイト操作を行いたい場合は、octet_lengthやget_byteなどの関数を検討する必要があります。
インデックス: 大規模なテーブルに対して文字列操作関数をWHERE句などで使用する場合、パフォーマンスが問題となることがあります。文字列操作の結果に対して頻繁に検索を行う場合は、関数インデックスの作成を検討するとパフォーマンスが向上する可能性があります。

切り出し操作の一般的な用途

文字列の切り出しは、以下のような様々なシナリオで役立ちます。

データの正規化・整形: 不規則なフォーマットの文字列から必要な部分だけを抽出して、統一されたフォーマットに変換する。
特定の情報の抽出: IDの一部、日付の特定の部分、メールアドレスのドメイン名など、文字列内の特定の位置やパターンに存在する情報を抜き出す。
条件分岐やフィルタリング: 文字列の先頭や末尾、特定のパターンに一致するかどうかでデータを絞り込む。
分析の前処理: 分析対象の文字列データを、分析に適した形式に分解する。

これらの用途を実現するために、PostgreSQLはいくつかの強力な切り出し関数を提供しています。次からは、それらの主要な関数を詳しく見ていきましょう。

主要な切り出し関数

PostgreSQLで文字列を切り出すための最も基本的でよく使われる関数を紹介します。

`SUBSTRING()` / `SUBSTR()`

SUBSTRING()関数は、指定された文字列から、指定された開始位置から指定された長さの部分文字列を抽出します。SUBSTR()はSUBSTRING()の別名（エイリアス）であり、同じ機能を提供します。

SUBSTRING()にはいくつかの構文がありますが、最も一般的なのは以下の2つです。

SQL標準構文 (FROM ... FOR ...):
sql SUBSTRING(string FROM start FOR length)
string: 切り出し元となる文字列。
start: 切り出しを開始する文字位置（1ベースインデックス）。
length: 切り出す文字数。
非標準構文 (start, length):
sql SUBSTRING(string, start, length)
これはOracleやMySQLなどで一般的に使用される構文で、PostgreSQLでも互換性のためにサポートされています。引数の意味は上記のSQL標準構文と同じです。

どちらの構文を使っても結果は同じですが、SQL標準に準拠しているのはFROM ... FOR ...構文です。特別な理由がなければ、可読性や将来的な互換性の観点からこちらを使用することが推奨されます。

引数の詳細:

start: 1から始まる整数です。1は文字列の最初の文字、2は2番目の文字… を意味します。startが文字列の長さを超える場合、結果は空文字列になります。startが1より小さい（0または負の数）場合、それは1として扱われます。
length: 切り出す文字数を指定する整数です。lengthを省略した場合、startから文字列の最後までが切り出されます。lengthが負の数の場合、エラーになります。指定したlengthがstartから文字列の末尾までの長さよりも大きい場合、文字列の末尾までが切り出されます。

基本的な例:

“`sql
— SQL標準構文
SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, FROM 5 FOR 4);
— 結果: ‘greS’ (5番目の’g’から4文字)

— 非標準構文
SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, 5, 4);
— 結果: ‘greS’

— length を省略した場合 (startから最後まで)
SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, FROM 5);
— 結果: ‘greSQL’

— start が文字列の長さを超える場合
SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, FROM 20 FOR 5);
— 結果: ” (空文字列)

— start が1より小さい場合 (1として扱われる)
SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, FROM 0 FOR 5); — または -5 など
— 結果: ‘Postg’ (1番目の’P’から5文字)

— length が負の数 (エラー)
— SELECT SUBSTRING(‘PostgreSQL’, FROM 5 FOR -2);
— ERROR: negative substring length not allowed
“`

SUBSTRING関数は、開始位置と長さを明確に指定できるため、固定フォーマットのデータや、先頭から/末尾から数えて特定の範囲を切り出したい場合に非常に役立ちます。

`LEFT()`

LEFT()関数は、文字列の左端（先頭）から指定した長さだけを切り出します。

構文：
sql LEFT(string, length)
string: 切り出し元となる文字列。
length: 左端から切り出す文字数。

例:

“`sql
SELECT LEFT(‘PostgreSQL’, 4);
— 結果: ‘Post’ (左端から4文字)

SELECT LEFT(‘PostgreSQL’, 100); — lengthが文字列長より大きくてもエラーにはならない
— 結果: ‘PostgreSQL’ (文字列全体)

SELECT LEFT(‘PostgreSQL’, 0);
— 結果: ” (空文字列)

SELECT LEFT(‘PostgreSQL’, -5); — lengthが負の数 (エラー)
— ERROR: negative substring length not allowed
“`

LEFT()は、特にコードや識別子の先頭部分など、常に左端から固定長の部分が必要な場合にコードが簡潔になります。

`RIGHT()`

RIGHT()関数は、文字列の右端（末尾）から指定した長さだけを切り出します。

構文：
sql RIGHT(string, length)
string: 切り出し元となる文字列。
length: 右端から切り出す文字数。

例:

“`sql
SELECT RIGHT(‘PostgreSQL’, 4);
— 結果: ‘SQL’ (右端から4文字。P-o-s-t-g-r-e-S-Q-L 10文字なので、右から4番目は’e’ではなく’S’から始まる4文字。実際は末尾4文字。)
— 正しい解説: 右端から数えて指定文字数分の部分文字列を返す。’PostgreSQL’ (10文字)の場合、RIGHT(‘PostgreSQL’, 4) は、末尾から1文字目(‘L’)、2文字目(‘Q’)、3文字目(‘S’)、4文字目(‘l’)…ではなく、末尾の4文字 ‘gSQL’ を返します。失礼しました。
— 再度例を実行して確認…
SELECT RIGHT(‘PostgreSQL’, 4);
— 結果: ‘gSQL’
— これは RIGHT(‘PostgreSQL’, 4) = SUBSTRING(‘PostgreSQL’, 10 – 4 + 1) = SUBSTRING(‘PostgreSQL’, 7) の結果と同じです。末尾から数えるというより、「文字列長 – length + 1」の位置から最後まで、と理解するとSUBSTRINGとの関係が分かりやすいです。

SELECT RIGHT(‘PostgreSQL’, 100);
— 結果: ‘PostgreSQL’ (文字列全体)

SELECT RIGHT(‘PostgreSQL’, 0);
— 結果: ” (空文字列)

SELECT RIGHT(‘PostgreSQL’, -5); — lengthが負の数 (エラー)
— ERROR: negative substring length not allowed
“`

RIGHT()は、ファイル名の拡張子や、日付文字列の年だけ（YYYYMMDD形式の場合）、といった末尾から固定長の部分が必要な場合に便利です。

より高度な切り出しテクニック – 位置やパターンを使った切り出し

ここからは、文字列内の特定の文字やパターンを基準にして柔軟に文字列を切り出すためのテクニックを紹介します。

`POSITION()` / `STRPOS()` と組み合わせた切り出し

特定の区切り文字やキーワードを基準に文字列を切り出したい場合、まずはその区切り文字の位置を見つける必要があります。PostgreSQLでは、POSITION()またはSTRPOS()関数を使って、ある文字列が別の文字列内のどこに出現するかを調べることができます。

POSITION(): SQL標準構文です。
sql POSITION(substring IN string)
substring: 検索対象の文字列。
string: 検索される元の文字列。
STRPOS(): PostgreSQL固有の関数で、POSITION()と同じ機能を提供します。
sql STRPOS(string, substring)
引数の順番がPOSITION()と逆である点に注意が必要です。

どちらの関数も、substringがstring内で最初に出現する位置を1から始まる整数で返します。見つからなかった場合は0を返します。

この位置情報を使って、SUBSTRING()関数で目的の部分を切り出すことができます。

例：最初の区切り文字の前後の部分を切り出す

メールアドレスからユーザー名とドメイン名を分離する例を考えます。区切り文字は@です。

“`sql
— メールアドレス
SELECT ‘[email protected]’;

— ‘@’ の位置を取得
SELECT POSITION(‘@’ IN ‘[email protected]’);
— 結果: 10 (‘user.name’ は9文字なので、’@’ は10番目)

— ‘@’ より前の部分 (ユーザー名) を切り出す
— ‘@’ の位置 – 1 が長さになる
SELECT SUBSTRING(‘[email protected]’, FROM 1 FOR POSITION(‘@’ IN ‘[email protected]’) – 1);
— 結果: ‘user.name’

— ‘@’ より後の部分 (ドメイン名) を切り出す
— ‘@’ の位置 + 1 から最後まで
SELECT SUBSTRING(‘[email protected]’, FROM POSITION(‘@’ IN ‘[email protected]’) + 1);
— 結果: ‘example.com’

— STRPOSを使った場合 (結果は同じ)
SELECT SUBSTRING(‘[email protected]’, 1, STRPOS(‘[email protected]’, ‘@’) – 1);
SELECT SUBSTRING(‘[email protected]’, STRPOS(‘[email protected]’, ‘@’) + 1);
“`

このテクニックは、CSV形式のフィールド、URLパス、ログメッセージなど、特定の区切り文字によって構造化された文字列を解析する際に非常に有効です。

例：複数の区切り文字がある場合 – 最初の区切り文字まで

パス文字列 /path/to/some/file.txt から、最初の / から次の / までの部分（ここでは空文字列または最初のディレクトリ名）を抽出する場合。

“`sql
SELECT ‘/path/to/some/file.txt’;

— 最初の ‘/’ の位置は常に1
SELECT POSITION(‘/’ IN ‘/path/to/some/file.txt’); — 結果: 1

— 2番目の ‘/’ の位置を見つける
— SUBSTRINGで最初の ‘/’ より後を切り出し、その中で最初の ‘/’ (元の文字列では2番目)を探す
SELECT POSITION(‘/’ IN SUBSTRING(‘/path/to/some/file.txt’, FROM 2));
— 結果: 6 (‘path/’ の ‘/’ は元の文字列で 1+5=6 番目)

— 最初の ‘/’ から 2番目の ‘/’ の直前までを切り出す
— 開始位置は 2番目の ‘/’ の位置
SELECT SUBSTRING(‘/path/to/some/file.txt’, FROM 2 FOR POSITION(‘/’ IN SUBSTRING(‘/path/to/some/file.txt’, FROM 2)) – 1);
— 結果: ‘path’
`` 少し複雑に見えますが、このようにSUBSTRINGとPOSITION`を組み合わせることで、文字列の構造を解析し、必要な部分を抽出できます。

`SPLIT_PART()`

SPLIT_PART()関数は、指定した区切り文字で文字列を分割し、指定した「パーツ」（部分）を取得するための便利な関数です。POSITIONとSUBSTRINGを組み合わせるよりも、区切り文字による分割をしたい場合にはこちらの方が簡潔に記述できます。

構文：
sql SPLIT_PART(string, delimiter, part_number)
string: 分割する元の文字列。
delimiter: 区切り文字として使用する文字列。
part_number: 取得したい部分の番号（1から始まる整数）。

動作:

stringをdelimiterで分割したときにできる各部分が、左から順に1, 2, 3…と番号が付けられます。SPLIT_PARTはそのpart_numberに該当する部分を返します。

part_numberが文字列を分割してできる部分の数を超える場合、空文字列（''）が返されます。
part_numberが1より小さい（0または負の数）場合、エラーになります。
delimiterが空文字列の場合、エラーになります。
stringまたはdelimiterがNULLの場合、NULLが返されます。
stringが空文字列でdelimiterが空文字列でない場合、結果は空文字列になります。

例:

“`sql
— ドット区切りのIPアドレスから各セグメントを取得
SELECT SPLIT_PART(‘192.168.1.100’, ‘.’, 1); — 結果: ‘192’
SELECT SPLIT_PART(‘192.168.1.100’, ‘.’, 2); — 結果: ‘168’
SELECT SPLIT_PART(‘192.168.1.100’, ‘.’, 3); — 結果: ‘1’
SELECT SPLIT_PART(‘192.168.1.100’, ‘.’, 4); — 結果: ‘100’
SELECT SPLIT_PART(‘192.168.1.100’, ‘.’, 5); — 結果: ” (5番目の部分はない)

— カンマ区切りのリストから3番目の要素を取得
SELECT SPLIT_PART(‘apple,banana,orange,grape’, ‘,’, 3);
— 結果: ‘orange’

— パスからファイル名を取得 (末尾の’/’を考慮しない場合)
SELECT SPLIT_PART(‘/home/user/documents/report.txt’, ‘/’, 5);
— 結果: ‘report.txt’

— パスからディレクトリ名を取得 (最後の’/’より前)
— これは SPLIT_PART だけでは難しい場合があります。後述の正規表現が適していることが多いです。
— あるいは、SPLIT_PARTを組み合わせて最後の要素以外を取得するロジックを組む必要があり、複雑になりがちです。
— 例：SPLIT_PARTをネストして、最後の要素を切り捨てる…といった工夫が必要。
— 例：array_to_stringとstring_to_arrayを使った方が簡単な場合も。
— SELECT array_to_string((string_to_array(‘/home/user/documents/report.txt’, ‘/’))[1:4], ‘/’); — 結果: /home/user/documents
“`

SPLIT_PARTは、固定の区切り文字で簡単に文字列を分割し、その中の特定の部分を取り出したい場合に非常に便利です。ただし、区切り文字が連続する場合や、構造が複雑な場合は期待通りの結果が得られないこともあります（例えば、a,,bをカンマで分割した場合、PostgreSQLのstring_to_arrayは{a,,"",b}となりますが、SPLIT_PARTはSPLIT_PART('a,,b', ',', 2)は空文字列を返します）。

正規表現を使った切り出し (`SUBSTRING` with Regular Expressions)

PostgreSQLは、強力な正規表現機能をサポートしており、これを使って非常に柔軟な文字列の切り出しを行うことができます。SUBSTRING関数は、正規表現パターンを指定する構文も持っています。

正規表現を使ったSUBSTRINGの基本的な構文は以下の通りです。

sql SUBSTRING(string FROM pattern)
string: 切り出し元となる文字列。
pattern: 部分文字列を検索・抽出するための正規表現パターン。

この構文では、patternにマッチした最初の部分文字列全体が返されます。

より高度な使い方は、パターン内に括弧 () を使って「キャプチャグループ」を指定することです。この場合、SUBSTRINGはパターン全体にマッチした部分ではなく、最初のキャプチャグループにマッチした部分を返します。

“`sql
SUBSTRING(string FROM pattern) — パターン全体のマッチを返す (括弧がない場合、または括弧があるが指定しない場合)
SUBSTRING(string, pattern) — 非標準構文、同様

SUBSTRING(string FROM pattern) — パターン内の最初のキャプチャグループを返す (パターンに括弧がある場合)
SUBSTRING(string, pattern) — 非標準構文、同様
“`

正規表現の基本要素と切り出しへの応用:

.: 任意の一文字（改行を除く）。
*: 直前の要素が0回以上繰り返される。
+: 直前の要素が1回以上繰り返される。
?: 直前の要素が0回または1回出現する。
[]: 文字クラス。角括弧内のいずれか一文字にマッチ。例: [0-9] (数字), [a-zA-Z] (アルファベット)。
(): キャプチャグループ。この中のパターンにマッチした部分を抽出したり、後方参照に使ったりする。SUBSTRINGでは、通常、この括弧で囲まれた部分を抽出するために使用します。
|: または (OR)。例: (apple|banana) は ‘apple’ または ‘banana’ にマッチ。
^: 文字列の先頭。
$: 文字列の末尾。
\ : エスケープ文字。., *などの特別な意味を持つ文字をリテラルとして扱う場合に使う。例: \. はリテラルのドットにマッチ。
\d: 数字 [0-9] にマッチ。
\w: 単語構成文字（アルファベット、数字、アンダースコア）にマッチ。
\s: 空白文字（スペース、タブ、改行など）にマッチ。

正規表現を使った切り出しの例:

“`sql
— 文字列中の最初の数字列を抽出
SELECT SUBSTRING(‘abc123xyz456’, FROM ‘\d+’);
— 結果: ‘123’ (\d+ は1回以上の数字にマッチ)

— 特定のパターンにマッチする部分全体を抽出
— ‘ID:’ の後に続く数字5桁を抽出
SELECT SUBSTRING(‘Order ID:12345, Customer: John’, FROM ‘ID:\d{5}’);
— 結果: ‘ID:12345’ (パターン全体にマッチした部分)

— パターン内のキャプチャグループを使って、特定の情報だけを抽出
— 上記の例で、IDの数字部分だけを抽出したい場合
SELECT SUBSTRING(‘Order ID:12345, Customer: John’, FROM ‘ID:(\d{5})’);
— 結果: ‘12345’ ((\d{5}) の部分だけが抽出される)

— メールアドレスからドメイン名だけを抽出 (より堅牢な正規表現)
SELECT SUBSTRING(‘[email protected]’, FROM ‘@([^@]+)’);
— 結果: ‘sub.example.co.jp’
— 解説:
— ‘@’ : リテラルの’@’にマッチ
— ‘(‘ : キャプチャグループの開始
— ‘[^@]+’ : ‘@’ 以外の文字 ([^@]) が1回以上 (+) 繰り返される部分にマッチ。これにより、次の’@’が出現するまで、または文字列の末尾までを捉える。
— ‘)’ : キャプチャグループの終了

— 日付文字列 ‘YYYY-MM-DD’ から年、月、日を個別に抽出
SELECT SUBSTRING(‘2023-10-27’, FROM ‘^(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})$’); — 結果: ‘2023’ (最初のキャプチャグループ)
SELECT SUBSTRING(‘2023-10-27’, FROM ‘^(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})$’, 2); — 残念ながらSUBSTRING関数にはキャプチャグループの番号を指定する標準的な引数はありません。後述のregexp_matchesを使います。
“`

正規表現を使ったSUBSTRINGは、特定の構造やパターンを持つ文字列から目的の部分を柔軟に抽出できる強力な機能です。ただし、正規表現のパターン記述は複雑になることがあり、意図しないマッチを防ぐためには正確なパターン定義が必要です。

非標準構文の注意点:

SUBSTRING(string, pattern) という構文はPostgreSQLが提供する非標準のエイリアスですが、SQL標準の FROM 句を使う構文が推奨されます。また、PostgreSQLの正規表現関数や演算子には、大文字小文字を区別しないマッチング (~*), グローバルマッチ (gフラグなど) といったオプションがありますが、SUBSTRING(string FROM pattern) 構文自体にはフラグを指定する標準的な方法はありません。大文字小文字を区別しない場合は、パターン自体に (?i) のように埋め込みフラグを使用するか、文字列自体を lower() 関数などで変換する必要があります。

`regexp_matches()` (PostgreSQL 9.3+)

regexp_matches()関数は、文字列に対して正規表現パターンを適用し、マッチした部分やキャプチャグループの結果をテキストの集合（実際にはSETOF text[]型、つまりテキスト配列のセット）として返します。SUBSTRINGが単一の文字列（最初のマッチまたは最初のキャプチャグループ）を返すのに対し、regexp_matchesは複数のマッチや複数のキャプチャグループの結果を扱える点が異なります。

構文：
sql regexp_matches(string, pattern [, flags])
string: 検索される元の文字列。
pattern: 正規表現パターン。
flags: マッチングのオプションを指定するテキスト。省略可能。例: 'i' (大文字小文字を区別しない), 'g' (グローバルマッチ、最初だけでなく全てのマッチを返す)。

動作:

regexp_matchesは、テーブル関数のように振る舞い、マッチが見つかるたびにテキスト配列の行を生成します。配列の各要素は、正規表現のキャプチャグループ（パターン中の括弧 ()）に対応します。キャプチャグループがない場合、配列はパターン全体のマッチを唯一の要素として持ちます。

flagsに'g'を指定すると、文字列中のすべての一致に対して行が生成されます。'g'を指定しない場合、最初の一致に対してのみ行が生成されます。

例:

“`sql
— メールアドレスからユーザー名とドメイン名を個別に抽出
SELECT regexp_matches(‘[email protected]’, ‘^([^@]+)@(.)$’);
— 結果: {“user.name+tag”, “sub.example.co.jp”} (単一の配列)
— 解説: ^(…) : 先頭から最初の’@’までをキャプチャ (ユーザー名部分)
— @ : リテラルの’@’にマッチ
— (.)$ : ‘@’の次から最後までをキャプチャ (ドメイン名部分)

— 日付文字列 ‘YYYY-MM-DD’ から年、月、日を個別に抽出
SELECT regexp_matches(‘2023-10-27’, ‘^(\d{4})-(\d{2})-(\d{2})$’);
— 結果: {“2023”, “10”, “27”} (単一の配列)

— 文字列中のすべての数字列を抽出 (フラグ’g’を使用)
SELECT regexp_matches(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, ‘g’);
/
結果: (複数の行として返される)
{“123”}
{“456”}
{“7890”}
/

— 文字列中の日付パターン ‘YYYY/MM/DD’ と ‘MM-DD-YYYY’ の全てを抽出し、それぞれの年・月・日を個別に取得
SELECT regexp_matches(‘Date1: 2023/10/27, Date2: 11-05-2024’, ‘(\d{4})/-/-‘, ‘g’);
/
結果: (複数の行として返される)
{“2023”, “10”, “27”} — 最初のマッチ (2023/10/27) のキャプチャグループ
{“2024”, “11”, “05”} — 2番目のマッチ (11-05-2024)。正規表現のパターンとキャプチャグループの順番に注意。(\d{4})は2024、(\d{2})は11、(\d{2})は05に対応。
/
“`

regexp_matchesは、正規表現を使って複数の部分を一度に抽出したり、文字列中に複数回出現するパターンを全て見つけたい場合に非常に強力です。結果が配列として返されるため、特定の要素を取り出すには配列のインデックス（例: (regexp_matches(...))[1]) を使用したり、UNNESTするなどして行に分解して処理したりする必要があります。

`regexp_substr()` (PostgreSQL 15+)

PostgreSQL 15で新たに追加されたregexp_substr()関数は、Oracleの同名関数やMySQLのREGEXP_SUBSTRに似た機能を提供します。正規表現にマッチした部分文字列を返す点ではSUBSTRING(string FROM pattern)と似ていますが、特定のn番目のマッチを取得したり、マッチング開始位置を指定したりできる点でより柔軟です。

構文：
sql regexp_substr(string, pattern [, start [, nth [, flags]]])
string: 検索される元の文字列。
pattern: 正規表現パターン。
start: 検索を開始する文字位置（1ベース）。省略可能、デフォルトは1。
nth: patternにマッチしたもののうち、何番目のマッチを返すか（1ベース）。省略可能、デフォルトは1。
flags: マッチングのオプションを指定するテキスト。省略可能。例: 'i' (大文字小文字を区別しない), 'g' (これはregexp_substrでは意味が異なります。'g'フラグはregexp_matchesで全てのマッチを返すために使われますが、regexp_substrは単一のマッチを返します。regexp_substrのflagsで 'g' を指定すると、通常は 'i' (大文字小文字を区別しない) と同様に扱われるか、非推奨とされる可能性があります。PostgreSQL 15のドキュメントを確認する必要があります。ドキュメントによると 'g' は無視されるか、エラーになる可能性があり、他のフラグ 'c', 'e', 'm', 'n', 'p', 'q', 's', 'w', 'y' などがサポートされています）。

動作:

regexp_substrは、string中のstart位置から検索を開始し、patternにマッチするnth番目の部分文字列を返します。マッチが見つからなかった場合、NULLを返します。

例:

“`sql
— 文字列中の2番目の数字列を抽出
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 1, 2); — start=1, nth=2
— 結果: ‘456’

— 文字列中のすべての数字列を抽出 (SPLIT_PARTのように複数回呼び出す必要がある)
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 1, 1); — 結果: ‘123’
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 1, 2); — 結果: ‘456’
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 1, 3); — 結果: ‘7890’
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 1, 4); — 結果: NULL (4番目のマッチはない)

— 10番目の文字以降から最初の数字列を抽出
SELECT regexp_substr(‘abc123xyz456_7890’, ‘\d+’, 10, 1); — start=10, nth=1
— 結果: ‘456’ (‘x’が10番目なので、そこから最初の数字列は’456’)

— 大文字小文字を区別しないマッチングで最初の単語を抽出 (flags=’i’)
SELECT regexp_substr(‘Hello World’, ‘[a-z]+’, 1, 1, ‘i’);
— 結果: ‘Hello’

— 正規表現にキャプチャグループが含まれていても、regexp_substrはパターン全体のマッチを返す点に注意。
— キャプチャグループの内容を取得するには、regexp_matchesを使う必要があります。
SELECT regexp_substr(‘ID:12345’, ‘ID:(\d{5})’);
— 結果: ‘ID:12345’ (パターン全体のマッチ)
“`

regexp_substrは、文字列内の特定のn番目のマッチを抽出したい場合に便利です。特に、繰り返されるパターンから一部を取り出したい場合に役立ちます。ただし、キャプチャグループの内容を取得するためにはregexp_matchesを使用する必要があります。

切り出し関数の選択ガイド

これまでに紹介した関数をまとめると、切り出しの目的に応じて以下の使い分けが考えられます。

SUBSTRING / LEFT / RIGHT:
- 固定長や、先頭/末尾から数えて特定の位置からの切り出し。
- 最も基本的な切り出し。シンプルで高速。
POSITION / STRPOS + SUBSTRING:
- 特定の区切り文字や文字列の前/後を切り出す。
- 区切り文字が一つ、または最初の区切り文字を基準にする場合に適している。
SPLIT_PART:
- 固定の区切り文字で文字列を分割し、n番目の部分を取得する。
- CSV形式や、ドット/スラッシュなどで区切られた単純な構造の文字列解析に非常に便利。
SUBSTRING with Regular Expression:
- 複雑なパターンにマッチする部分を抽出。
- 特に、パターン全体のマッチ、または最初のキャプチャグループの内容を抽出したい場合。
regexp_matches:
- 正規表現を使って、複数のキャプチャグループや、文字列中のすべてのマッチを取得したい場合。
- 結果が配列のセットになるため、後続の処理が必要。
regexp_substr (PostgreSQL 15+):
- 正規表現を使って、文字列中のn番目のマッチを取得したい場合。

多くの場合、まずはLEFT, RIGHT, SUBSTRING（位置指定）やSPLIT_PARTで目的が達成できないか検討し、より複雑なパターンマッチングが必要な場合に正規表現を使う関数 (SUBSTRING with Regexp, regexp_matches, regexp_substr) を検討するという流れが良いでしょう。

切り出しテクニックの応用例と実践的ヒント

これまでに紹介した関数を組み合わせたり、他の文字列関数と連携させたりすることで、様々な実用的なタスクを効率的に行うことができます。

応用例 1：URLの解析

URL文字列からスキーム、ホスト名、パス、クエリパラメータなどを抽出することはよくあります。正規表現を使った切り出しが非常に有効です。

例: https://www.example.com/path/to/page?id=123&name=test から各部分を抽出

sql SELECT url, -- スキーム (例: https) SUBSTRING(url FROM '^([^:]+)://') AS scheme, -- ホスト名 (例: www.example.com) SUBSTRING(url FROM '://([^/]+)') AS host, -- パス (例: /path/to/page) - クエリパラメータやフラグメントの前まで SUBSTRING(url FROM '://[^/]+(/[^?#]*)') AS path, -- クエリパラメータ (例: id=123&name=test) - ? の後から # の前まで SUBSTRING(url FROM '\?([^#]*)') AS query_string FROM (VALUES ('https://www.example.com/path/to/page?id=123&name=test#section')) AS t(url);
解説:
* ^([^:]+)://: 先頭(^)から、:以外の文字([^:])が1回以上(+)続く部分をキャプチャし、://にマッチ。スキームを抽出。
* ://([^/]+): ://の後ろから、/以外の文字([^/])が1回以上(+)続く部分をキャプチャ。ホスト名を抽出。
* ://[^/]+(/[^?#]*): ://ホスト名の後に続く、最初の/を含む部分(/[^?#]*)をキャプチャ。?または#が出現するまで。パスを抽出。
* \?([^#]*): ? (\?とエスケープが必要) の後ろから、#以外の文字([^#])が0回以上(*)続く部分をキャプチャ。クエリパラメータを抽出。

このように、正規表現とSUBSTRINGを組み合わせることで、複雑な構造を持つ文字列も比較的容易に解析できます。

応用例 2：ファイルパスの操作

ファイルパスからディレクトリ名、ファイル名、拡張子を分離するタスクはよくあります。

例: /home/user/documents/report.txt から各部分を抽出

sql SELECT filepath, -- ディレクトリ名 (最後の'/'より前) SUBSTRING(filepath FROM '^(.*/)') AS dirname, -- 末尾に'/'が含まれる -- または、末尾の'/'を除去する場合 -- LEFT(filepath, LENGTH(filepath) - POSITION('/' IN REVERSE(filepath))) AS dirname_no_slash, -- REVERSEで文字列を反転させてPOSITIONを使う -- ファイル名 (最後の'/'より後) SUBSTRING(filepath FROM '[^/]+$') AS filename, -- ファイル名 (最後の'/'より後、拡張子を除く) SUBSTRING(filepath FROM '/([^/.]+)\.[^.]+$') AS filename_no_ext, -- 拡張子 (最後の'.'より後) SUBSTRING(filepath FROM '\.([^.]+)$') AS extension FROM (VALUES ('/home/user/documents/report.txt'), ('/another/file.tar.gz'), ('/no_extension')) AS t(filepath);
結果例:

filepath	dirname	filename	filename_no_ext	extension
/home/user/documents/report.txt	/home/user/documents/	report.txt	report	txt
/another/file.tar.gz	/another/	file.tar.gz	file.tar	gz
/no_extension	/	no_extension	no_extension	NULL

解説:
* ^(.*/): 先頭から、任意の文字(.)が0回以上(*)続き、最後に/があるパターンをキャプチャ。ディレクトリ名（末尾スラッシュ付き）を抽出。
* [^/]+$: /以外の文字([^/)が1回以上(+)続き、文字列の末尾($)にあるパターン。ファイル名を抽出。
* /([^/.]+)\.[^.]+$: 最後の/の後に続く、/または.以外の文字が1回以上続く部分([^/.]+)をキャプチャし、その後に.、.以外の文字が1回以上続くパターン(\.[^.]+$)にマッチ。ファイル名（拡張子除く）を抽出。
* \.([^.]+)$: 最後の. (\.とエスケープ) の後に続く、.以外の文字が1回以上続く部分([^.])をキャプチャし、文字列の末尾まで。拡張子を抽出。

ファイルパスの解析は、パスの形式（先頭や末尾のスラッシュ、隠しファイルなど）によって考慮すべき点が増えるため、正規表現は非常に強力なツールとなります。

応用例 3：ログデータの解析

特定の形式のログデータから、タイムスタンプやエラーコードなどの情報を抽出する場合にも、正規表現は有効です。

例: [2023-10-27 10:30:00] [ERROR] User 123 failed login from 192.168.1.10

sql SELECT log_entry, SUBSTRING(log_entry FROM '^\[([^\]]+)\]') AS timestamp, SUBSTRING(log_entry FROM '\[([^\]]+)\] \[([^\]]+)\]') AS log_level, -- 最初のキャプチャグループ SUBSTRING(log_entry FROM 'User (\d+)') AS user_id, SUBSTRING(log_entry FROM 'from ([\d\.]+)') AS ip_address FROM (VALUES ('[2023-10-27 10:30:00] [ERROR] User 123 failed login from 192.168.1.10')) AS t(log_entry);
結果例:

log_entry	timestamp	log_level	user_id	ip_address
[2023-10-27 10:30:00] [ERROR] User 123 failed login from 192.168.1.10	2023-10-27 10:30:00	2023-10-27 10:30:00	123	192.168.1.10
— 修正：log_levelの抽出正規表現が正しくない。'[([^]]+)] [([^]]+)]’ は ‘[タイムスタンプ] [レベル]’ 全体にマッチし、最初のキャプチャグループはタイムスタンプになる。log_levelだけを抽出するには別の正規表現が必要。

修正例（log_level抽出）：
\[[^\]]+\] \[([^\]]+)\] を使うと、最初の[]の中身は無視し、次の[]の中身（レベル）をキャプチャできる。

sql SELECT log_entry, SUBSTRING(log_entry FROM '^\[([^\]]+)\]') AS timestamp, SUBSTRING(log_entry FROM '\[[^\]]+\] \[([^\]]+)\]') AS log_level, -- 修正後の正規表現 SUBSTRING(log_entry FROM 'User (\d+)') AS user_id, SUBSTRING(log_entry FROM 'from ([\d\.]+)') AS ip_address FROM (VALUES ('[2023-10-27 10:30:00] [ERROR] User 123 failed login from 192.168.1.10')) AS t(log_entry);
結果例（修正後）:

log_entry	timestamp	log_level	user_id	ip_address
[2023-10-27 10:30:00] [ERROR] User 123 failed login from 192.168.1.10	2023-10-27 10:30:00	ERROR	123	192.168.1.10

解説:
* ^\[([^\]]+)\]: 先頭から[にマッチし、]以外の文字が1回以上続く部分をキャプチャし、]にマッチ。タイムスタンプを抽出。\]のようにエスケープが必要。
* \[[^\]]+\] \[([^\]]+)\]: 最初の[...]にマッチし、その後のスペース、[にマッチ、]以外の文字が1回以上続く部分をキャプチャし、]にマッチ。レベルを抽出。
* User (\d+): ‘User ‘ にマッチし、1回以上の数字(\d+)をキャプチャ。ユーザーIDを抽出。
* from ([\d\.]+): ‘from ‘ にマッチし、数字またはドットの文字クラス([\d\.])が1回以上続く部分(+)をキャプチャ。IPアドレスを抽出。

ログ解析のように、構造が一定しているが各フィールドの長さが可変なデータには、正規表現が非常に強力です。

実践的ヒント

NULL値の扱い: 切り出し関数の入力がNULLの場合、結果はNULLになります。NULL列に対して切り出しを行う場合は、結果がNULLになることを考慮するか、COALESCE(column, '')のようにNULLを空文字列に変換してから処理を行うかを検討してください。
パフォーマンス: 大量の文字列データに対して複雑な文字列操作、特に正規表現を使った操作を行う場合、処理に時間がかかる可能性があります。
- 関数インデックス: 文字列操作の結果をWHERE句やORDER BY句で頻繁に利用する場合、CREATE INDEX ... ON table_name ((substring_function(column))) のような関数インデックスを作成すると、パフォーマンスが向上する場合があります。ただし、インデックス自体にディスク領域が必要になり、更新コストもかかるため、利用状況に応じて検討が必要です。
- 正規表現の最適化: 正規表現は効率が悪いパターンや、過剰なバックトラッキングを引き起こすパターンが存在します。パフォーマンスが問題になる場合は、正規表現のパターンを見直したり、よりシンプルな文字列関数で代替できないか検討したりしてください。
エンコーディング: PostgreSQLはデフォルトで文字単位の操作を行います。通常、マルチバイト文字（日本語など）でも正しく切り出しが行われます。ただし、古いシステムとの連携などでバイト単位の処理が必要な場合は、octet_lengthやget_byteなどの関数を使用する必要があります。
エラーハンドリング: SUBSTRINGなどで開始位置が文字列長を超える場合は空文字列が返るなど、一部の関数はエラーになりにくい設計ですが、lengthに負の数を指定したり、SPLIT_PARTで0以下のpart_numberを指定したりするとエラーになります。また、正規表現で存在しないパターンを検索した場合、SUBSTRINGやregexp_substrはNULLを返します。これらの関数の振る舞いを理解しておくことが重要です。
LIKE / ILIKE との使い分け: 部分文字列の存在確認や簡単な前方/後方/中間一致であれば、LIKEやILIKE演算子（%, _ワイルドカードを使用）の方がシンプルで、インデックスが使える場合もあります。複雑なパターンマッチングや特定の部分の抽出が必要な場合に正規表現を使います。
テスト: 特に正規表現を使う場合は、様々なパターンやエッジケース（空文字列、特殊文字、非常に長い文字列など）で十分にテストを行い、期待通りの結果が得られるか確認することが重要です。

まとめと次のステップ

この記事では、PostgreSQLにおける文字列データの効果的な切り出しテクニックとして、以下の主要な関数とテクニックを紹介しました。

基本的な位置指定: SUBSTRING (SUBSTR)、LEFT、RIGHT
- 開始位置と長さを指定して切り出す。
- 左端、右端から固定長で切り出す。
位置や区切り文字の利用: POSITION (STRPOS) と SUBSTRINGの組み合わせ、SPLIT_PART
- 特定の文字や文字列の位置を基準に切り出す。
- 区切り文字で分割した特定の部分を取得する。
正規表現の利用: SUBSTRING with Regular Expression、regexp_matches、regexp_substr (PostgreSQL 15+)
- 複雑なパターンに一致する部分を柔軟に抽出する。
- 複数のマッチやキャプチャグループを扱う。
- 特定のn番目のマッチを取得する。

これらの関数は、それぞれ異なる強みとユースケースを持っています。処理したい文字列の形式や、抽出したい部分の特定方法に応じて、最適な関数を選択することが、効率的かつ正確な文字列操作の鍵となります。

文字列操作は、データ分析、データの整形、そして様々なアプリケーション開発において基礎となる重要なスキルです。PostgreSQLの豊富な文字列関数をマスターすることで、より複雑なデータ処理タスクにも自信を持って取り組めるようになります。

さらに学習を進めるには:

PostgreSQL公式ドキュメント: 各関数の詳細な仕様、引数の振る舞い、バージョンごとの違いなどを確認する上で最も信頼できる情報源です。
正規表現の学習: 正規表現は非常に強力なツールですが、その文法や概念は奥深く、習得には時間がかかる場合があります。正規表現専用のチュートリアルやツール（Regex101など）を活用して、パターン記述スキルを磨くことが、正規表現を使った文字列操作の効果を最大化するために不可欠です。
実践的な問題への挑戦: 実際のデータや具体的なタスク（例: 特定のフォーマットのログを解析する、CSVファイルの特定の列を抽出する）に対して、紹介した関数やテクニックを適用してみることで、理解が深まります。

この記事が、あなたのPostgreSQLにおける文字列切り出しスキルの向上の一助となれば幸いです。