PostgreSQL: SUBSTRING関数の使い方と文字列抽出方法を徹底解説

はじめに：なぜPostgreSQLで文字列操作が重要なのか

データベースシステムにおいて、文字列データの扱いは非常に多岐にわたります。単に文字列を格納するだけでなく、その一部を取り出したり、加工したり、特定のパターンに一致するかどうかを判断したりするニーズは、データ分析、レポート作成、データクレンジング、アプリケーション開発など、さまざまな場面で発生します。PostgreSQLは、その強力で柔軟なデータ型システムと豊富な組み込み関数により、高度な文字列操作を可能にしています。

中でも、文字列の一部を抽出する操作は、最も基本的かつ頻繁に行われる処理の一つです。例えば、URLからドメイン名だけを取り出したい、商品コードの一部から製造ロット番号を知りたい、ログファイルから特定のエラーコードだけを抽出したい、といったケースが考えられます。このような文字列の部分抽出に用いられるのが、今回詳細に解説するSUBSTRING関数です。

SUBSTRING関数は、指定された文字列の中から、指定された位置から指定された長さの部分文字列を抽出する機能を提供します。非常にシンプルながら、その柔軟な使い方や応用範囲の広さから、PostgreSQLを使った開発やデータ処理において不可欠なツールと言えます。

この記事では、PostgreSQLのSUBSTRING関数の基本的な使い方から始まり、引数の詳細な挙動、様々なデータ型への適用、さらには正規表現を使った高度な抽出方法まで、徹底的に解説します。また、SUBSTRING関数と関連する他の文字列操作関数との比較、実践的なユースケース、よくあるエラーとその対処法についても触れます。この記事を通じて、PostgreSQLのSUBSTRING関数を完全に理解し、ご自身のデータ処理に効果的に活用できるようになることを目指します。

SUBSTRING関数とは：基本的な定義と機能

SUBSTRING関数は、SQL標準で定義されている文字列操作関数の一つです。PostgreSQLにおいても、その標準に準拠した形で実装されています。その主要な機能は、入力として与えられた文字列から、指定された開始位置と長さに基づいて、部分文字列（substring）を抽出することです。

PostgreSQLのSUBSTRING関数は、複数の構文形式をサポートしており、それぞれ微妙に異なる使い勝手や目的を持っています。主に以下の3つの基本的な構文形式があります。

SUBSTRING(string, start): 指定された開始位置から、文字列の最後までを抽出します。
SUBSTRING(string, start, length): 指定された開始位置から、指定された長さだけを抽出します。
SUBSTRING(string FROM start FOR length): SUBSTRING(string, start, length)と同じ機能を提供しますが、より可読性の高いSQL標準的な構文です。
SUBSTRING(string FROM pattern): 文字列に対して正規表現パターンマッチングを行い、マッチした部分、またはキャプチャグループを抽出します。

これらの構文形式は、必要に応じて使い分けることができます。特に、3番目のFROM start FOR length形式は、SQL標準に忠実であり、Oracleなどの他のデータベースシステムでも類似の構文が使われることがあるため、移植性の観点から好まれることがあります。PostgreSQLにおいては、機能的にはSUBSTRING(string, start, length)と全く同じです。

そして、4番目の正規表現を使った構文は、より複雑なパターンに基づいた抽出を可能にし、SUBSTRING関数の能力を大きく拡張します。

以降では、まず基本的な位置指定による抽出方法を詳しく見ていき、その後、正規表現による抽出方法を掘り下げていきます。

基本的なSUBSTRING関数の使い方（位置指定）

ここでは、SUBSTRING(string, start)とSUBSTRING(string, start, length)、そしてその別名であるSUBSTRING(string FROM start FOR length)の使い方を詳細に解説します。

これらの構文形式で使用される引数は以下の通りです。

string: 抽出元となる文字列です。TEXT, VARCHAR, CHARなどの文字列型、あるいは暗黙的に文字列に変換可能な型の値を指定できます。
start: 抽出を開始する位置を指定する整数値です。PostgreSQLでは、文字列の最初の文字の位置を 1 と数えます。他のプログラミング言語（多くの場合は0から始まる）とは異なるため注意が必要です。
length: 抽出する文字数を指定する整数値です。省略した場合（SUBSTRING(string, start)形式）は、start位置から文字列の最後までが抽出されます。

例1: `SUBSTRING(string, start)`

指定した開始位置から文字列の最後までを抽出します。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5);

このクエリは、文字列 'PostgreSQL' の5番目の文字（’g’）から最後までを抽出します。結果は 'greSQL' となります。

“`sql
— 結果
substring

greSQL
“`

別の例として、特定の区切り文字以降すべてを取り出したい場合などに便利です。例えば、ドメイン名からトップレベルドメイン（TLD）とそれ以降の部分を取得したい場合など。

sql SELECT SUBSTRING('www.example.com', 13); -- '.com'から開始

結果は 'com' となります。

例2: `SUBSTRING(string, start, length)`

指定した開始位置から、指定した長さだけを抽出します。これが最も一般的な使い方かもしれません。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL Tutorial', 1, 10);

このクエリは、文字列 'PostgreSQL Tutorial' の1番目の文字から始まり、10文字を抽出します。結果は 'PostgreSQL' となります。

“`sql
— 結果
substring

PostgreSQL
“`

別の例として、電話番号の市外局番だけを抽出したい場合などを考えます（例: ’03-1234-5678’）。

sql SELECT SUBSTRING('03-1234-5678', 1, 2);

結果は '03' となります。

例3: `SUBSTRING(string FROM start FOR length)`

SUBSTRING(string, start, length) と全く同じ機能ですが、キーワード FROM と FOR を使用します。可読性を重視する場合に使われます。

sql SELECT SUBSTRING('Database Management' FROM 10 FOR 9);

このクエリは、文字列 'Database Management' の10番目の文字（’M’）から始まり、9文字を抽出します。結果は 'Management' となります。

“`sql
— 結果
substring

Management
“`

SUBSTRING関数の引数の詳細な挙動

startやlength引数に、文字列の範囲を超える値や、負の値、ゼロなどが指定された場合、SUBSTRING関数はどのように振る舞うのでしょうか。PostgreSQLのSUBSTRING関数は、エラーを発生させることなく、可能な限り意味のある結果を返そうとします。この挙動を理解することは、意図しない結果を防ぐために重要です。

以下のテーブルとクエリを使って、具体的な挙動を確認しましょう。

仮に、products テーブルに product_code VARCHAR(50) 列があるとします。

product_code
ABC-12345
XYZ-987
PQR-654321
NULL

sql -- product_code 列からデータを取得 SELECT product_code FROM products;

1. `start` 引数の挙動

start が 1 の場合: 文字列の最初の文字から抽出が始まります。

sql SELECT product_code, SUBSTRING(product_code, 1, 3) AS first_three FROM products;

product_code first_three

ABC-12345 ABC

XYZ-987 XYZ

PQR-654321 PQR

NULL NULL
start が 1 より小さい場合（0 または負の値）: PostgreSQLでは、startが1未満の場合は自動的に1として扱われます。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 0, 5), -- start=0 は start=1 と同じ SUBSTRING('PostgreSQL', -5, 5); -- start=-5 は start=1 と同じ

sql -- 結果 substring | substring -----------+----------- Postg | Postg

これは、多くのSQLデータベースシステムで一般的な挙動です。開始位置の指定が1ベースであることを維持するための仕様と考えられます。
start が文字列の長さより大きい場合: 開始位置が文字列の範囲外になるため、結果は空文字列 ('') となります。エラーにはなりません。

sql SELECT product_code, LENGTH(product_code) AS code_length, SUBSTRING(product_code, LENGTH(product_code) + 1, 5) AS empty_substring FROM products;

product_code code_length empty_substring

ABC-12345 9

XYZ-987 7

PQR-654321 10

NULL NULL NULL

0

'ABC-12345' の長さは9です。startに 9 + 1 = 10 を指定すると、文字列の範囲外になるため空文字列が返されます。空文字列に対しても同様です（長さ0）。
start が NULL の場合: どの引数でも同様ですが、いずれかの引数が NULL の場合、関数の戻り値も NULL となります。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', NULL, 5);

“`sql
— 結果
substring

NULL
“`

product_code	first_three
ABC-12345	ABC
XYZ-987	XYZ
PQR-654321	PQR
NULL	NULL

product_code	code_length	empty_substring
ABC-12345	9
XYZ-987	7
PQR-654321	10
NULL	NULL	NULL
	0

2. `length` 引数の挙動

length が省略された場合: start 以降の文字列すべてが抽出されます（SUBSTRING(string, start) 形式）。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5);

結果は 'greSQL' となります。
length が負の値の場合: length が負の値の場合は、空文字列 ('') が返されます。これはSQL標準の挙動です。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5, -3);

“`sql
— 結果
substring

(空文字列)
“`
length が 0 の場合: 長さが0のため、空文字列 ('') が返されます。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5, 0);

“`sql
— 結果
substring

(空文字列)
“`
length が、start から文字列の最後まで残っている文字数より大きい場合: start 以降の文字列すべてが抽出されます。指定された長さよりも実際に抽出可能な文字数が少ない場合でも、エラーにはならず、残りのすべてが返されます。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5, 100); -- 開始位置5以降は5文字('greSQL')しかないが、100を指定

“`sql
— 結果
substring

greSQL
“`

これは、SUBSTRING(string, start) 形式と似た結果になりますが、明示的にlengthを指定している点が異なります。
length が NULL の場合: いずれかの引数が NULL の場合、戻り値は NULL です。

sql SELECT SUBSTRING('PostgreSQL', 5, NULL);

“`sql
— 結果
substring

NULL
“`

これらの挙動をまとめたテーブルを以下に示します。

条件	結果	例 (`SUBSTRING('abcde', start, length)`)	例の結果
`1 <= start <= length(string)` かつ `length >= 0`	`start`から`length`文字	`SUBSTRING('abcde', 2, 3)`	`bcd`
`start > length(string)`	空文字列 (`''`)	`SUBSTRING('abcde', 6, 3)`	`''`
`start < 1`	`start = 1` と同じ挙動	`SUBSTRING('abcde', 0, 3)`	`abc`
`length < 0`	空文字列 (`''`)	`SUBSTRING('abcde', 2, -1)`	`''`
`length = 0`	空文字列 (`''`)	`SUBSTRING('abcde', 2, 0)`	`''`
`start`から残りが`length`より少ない	`start`から最後まで残りのすべてを抽出	`SUBSTRING('abcde', 3, 10)`	`cde`
`length` 引数なし	`start`から最後まで残りのすべてを抽出	`SUBSTRING('abcde', 3)`	`cde`
いずれかの引数が`NULL`	`NULL`	`SUBSTRING('abcde', 2, NULL)`	`NULL`

様々なデータ型に対するSUBSTRING

SUBSTRING関数は主に文字列型に対して使用されますが、PostgreSQLでは他のデータ型に対しても、必要に応じて暗黙的な型変換や、その型独自のSUBSTRING実装を通じて機能を提供します。

1. 文字列型 (`TEXT`, `VARCHAR`, `CHAR`)

これはSUBSTRING関数の最も一般的な使用ケースであり、前述の例はすべてこれらの型に適用されます。TEXTは可変長文字列で長さの制限がなく、VARCHAR(n)は最大長を指定できる可変長文字列、CHAR(n)は固定長文字列です。SUBSTRINGはこれらの型に対して、指定された文字数に基づいて正しく機能します。

sql SELECT SUBSTRING('This is a TEXT.', 6, 2) AS text_extract, SUBSTRING(CAST('VARCHAR Example' AS VARCHAR(20)), 9, 7) AS varchar_extract, SUBSTRING(CAST('CHAR Value ' AS CHAR(12)), 1, 4) AS char_extract; -- CHARは固定長だが、抽出は内容に対して行われる

sql -- 結果 text_extract | varchar_extract | char_extract -------------+-----------------+-------------- is | Example | CHAR

2. バイト列型 (`BYTEA`)

PostgreSQLのBYTEA型は、バイナリデータを格納するために使用されます。SUBSTRING関数は、このBYTEA型に対しても適用可能ですが、この場合は文字数ではなくバイト数に基づいて抽出が行われます。引数のstartとlengthは、それぞれ抽出を開始するバイトオフセット（1ベース）と抽出するバイト数を指定します。

これは、文字列を扱う場合と異なり、バイト単位での操作になるため、マルチバイト文字を含む文字列をBYTEAにキャストしてSUBSTRINGを使用すると、意図しない結果（文字の途中で分割されるなど）になる可能性があるため注意が必要です。BYTEAに対するSUBSTRINGは、主に画像データ、暗号化されたデータ、シリアライズされたオブジェクトなど、純粋なバイナリデータを扱う際に有用です。

sql -- 16進数リテラルでBYTEAデータを表現 (E'\\x...' または '\x...') -- ここではASCII文字列 'abcdef' をBYTEAとして表現 SELECT SUBSTRING(E'\\x616263646566'::BYTEA, 2, 3); -- 'a'='x61', 'b'='x62', 'c'='x63', 'd'='x64', 'e'='x65', 'f'='x66' -- 開始位置2バイト目('b'='x62')から3バイトを抽出 ('x626364' -> 'bcd')

“`sql
— 結果
substring

\x626364 (これはクライアント側の表示設定によります。多くの場合、\xNN… またはバイナリとして表示されます)
“`

BYTEAとして扱われるのは、バイナリデータそのものであり、文字エンコーディングは考慮されません。これは、文字列型のSUBSTRINGが文字単位で動作するのと決定的に異なります。

もし文字列をバイト単位で扱いたい場合は、まず文字列をBYTEAにキャストしてからSUBSTRINGを使用します。ただし、ほとんどのケースでは文字列は文字単位で扱うべきであり、TEXTやVARCHARに対する通常のSUBSTRINGを使用します。

3. その他の型

SUBSTRING関数は、数値型や日付/時刻型などの非文字列型の値を直接受け取ることも可能ですが、その場合はPostgreSQLによって文字列型に暗黙的にキャストされてから処理が行われます。

sql -- 数値を文字列にキャストしてから抽出 SELECT SUBSTRING(123456::TEXT, 3, 2); -- '123456' から3番目('3')から2文字 -> '34' -- 日付を文字列にキャストしてから抽出 SELECT SUBSTRING(CURRENT_DATE::TEXT, 6, 2); -- 'YYYY-MM-DD' 形式の日付文字列から月を抽出 (例: '2023-10-27' -> '10')

sql -- 例 (CURRENT_DATEが '2023-10-27' の場合) substring | substring ----------+---------- 34 | 10

このように、明示的なキャストを行うか、PostgreSQLの暗黙的なキャストに任せるかで、数値や日付からも部分文字列を抽出することが可能です。ただし、明示的なキャストを行った方が、コードの意図が明確になり、予期しない型変換による問題を避けやすいため推奨されます。

SUBSTRINGと文字エンコーディング

PostgreSQLは様々な文字エンコーディング（UTF-8, Shift_JIS, EUC_JPなど）をサポートしており、データベースの作成時にエンコーディングを指定します。文字列操作関数、特にSUBSTRINGのように文字単位で操作を行う関数は、このエンコーディングを正しく理解している必要があります。

PostgreSQLのSUBSTRING関数は、文字エンコーディングを意識して文字単位で抽出を行います。これは、マルチバイト文字（UTF-8で日本語や絵文字など）を含む文字列に対しても、正しく1文字、2文字…としてカウントし、抽出することを意味します。

例えば、UTF-8エンコーディングのデータベースで、日本語の文字列からSUBSTRINGを使用する場合を考えます。日本語の文字はUTF-8では通常3バイトで表現されます。

sql -- UTF-8エンコーディングを想定 SELECT SUBSTRING('吾輩は猫である', 3, 2);

このクエリは、文字列の3番目の文字（’は’）から始まり、2文字（’は’と’猫’）を抽出します。結果は 'は猫' となります。

もしSUBSTRINGがバイト単位で動作した場合、開始位置3から2バイトを抽出すると、それは文字の途中で分割された意味不明なバイト列になってしまいます。しかし、PostgreSQLのSUBSTRINGはエンコーディングを考慮するため、正しく文字単位で処理されるのです。

これは、文字列の長さを返すLENGTH関数や、特定の文字の位置を返すPOSITION/STRPOS関数なども同様に、文字単位で動作します。これらの関数とSUBSTRINGを組み合わせて使用する場合、文字単位での一貫した処理が行われるため、非常に扱いやすくなっています。

例えば、「’は’という文字の次の文字から2文字取り出す」という操作は、STRPOSとSUBSTRINGを組み合わせて実現できます。

sql SELECT '吾輩は猫である' AS original_string, STRPOS('吾輩は猫である', 'は') AS pos_ha, SUBSTRING('吾輩は猫である', STRPOS('吾輩は猫である', 'は') + 1, 2) AS extracted_part;

sql -- 結果 (UTF-8を想定) original_string | pos_ha | extracted_part ----------------+--------+---------------- 吾輩は猫である | 3 | 猫で

STRPOS('吾輩は猫である', 'は') は 'は' が3番目の文字であることを返します。SUBSTRINGは、その次の文字（3+1=4番目）から2文字を抽出するため、結果は '猫で' となります。

このように、PostgreSQLのSUBSTRING関数は文字エンコーディングを考慮し、文字単位で正確な抽出を行います。これは、マルチバイト文字を扱うアプリケーションにおいて非常に重要な機能です。

応用的なSUBSTRINGの使い方（位置指定）

基本的な位置指定によるSUBSTRINGは、他の関数と組み合わせることで、より柔軟で動的な文字列抽出が可能になります。

1. 動的な抽出長・開始位置

startやlength引数には、リテラル値だけでなく、他の列の値、関数の戻り値、あるいは計算式の結果を指定できます。これにより、データの内容に応じて抽出範囲を動的に変更できます。

例: 列の値を使って抽出範囲を決定

もしテーブルにdata（文字列）とextract_pos（開始位置）、extract_len（長さ）という列があるとします。

“`sql
CREATE TABLE dynamic_extract (
id SERIAL PRIMARY KEY,
data TEXT,
extract_pos INTEGER,
extract_len INTEGER
);

INSERT INTO dynamic_extract (data, extract_pos, extract_len) VALUES
(‘abcdefg’, 2, 3),
(‘PostgreSQL’, 5, 4),
(‘Database’, 1, 5),
(‘Example’, 4, 100); — 長さが残りの文字数より大きいケース
“`

sql SELECT data, extract_pos, extract_len, SUBSTRING(data, extract_pos, extract_len) AS extracted_value FROM dynamic_extract;

sql -- 結果 data | extract_pos | extract_len | extracted_value -----------+-------------+-------------+----------------- abcdefg | 2 | 3 | bcd PostgreSQL | 5 | 4 | greS Database | 1 | 5 | Datab Example | 4 | 100 | mple

このように、各行のデータに基づいた異なる抽出が可能になります。

例: 他の文字列関数と組み合わせる

LENGTH関数やPOSITION(STRPOS)関数などを使って、開始位置や長さを計算することができます。これは、特定のパターンに基づいて抽出したい場合に非常に便利です。

例えば、ファイルパスからファイル名だけを抽出したい場合を考えます（例: /usr/local/bin/postgresql.conf）。ファイル名の開始位置は、最後の / の位置の次です。

sql SELECT '/usr/local/bin/postgresql.conf' AS file_path, STRPOS('/usr/local/bin/postgresql.conf', '/') AS first_slash_pos, -- 最初のスラッシュの位置 POSITION('/' IN '/usr/local/bin/postgresql.conf') AS another_first_slash_pos, -- POSITION も同じ STRPOS('/usr/local/bin/postgresql.conf', '/' LIMIT 1) AS first_slash_limit_1, -- POSITION と STRPOS の違い (LIMIT句は STRPOS にはない) -- 最後のスラッシュの位置を見つけるより良い方法が必要 LENGTH('/usr/local/bin/postgresql.conf') - STRPOS(REVERSE('/usr/local/bin/postgresql.conf'), '/') + 2 AS last_slash_pos_calc_reverse, -- または、正規表現を使う (後述) -- より一般的な方法として、パス文字列を分解する '/usr/local/bin/postgresql.conf' AS path_example;

上記の例で、最後の / の位置を正確に見つけるのは少しトリッキーです。REVERSE関数を使って文字列を反転させ、反転した文字列の最初の / の位置を見つける方法などが考えられます。

sql SELECT file_path, REVERSE(file_path) AS reversed_path, STRPOS(REVERSE(file_path), '/') AS pos_of_first_slash_in_reverse, LENGTH(file_path) - STRPOS(REVERSE(file_path), '/') + 2 AS pos_of_last_slash_in_original, -- 最後のスラッシュの次の文字の位置 SUBSTRING(file_path, LENGTH(file_path) - STRPOS(REVERSE(file_path), '/') + 2) AS filename FROM (SELECT '/usr/local/bin/postgresql.conf' AS file_path) AS data;

この例では、REVERSEとSTRPOS、LENGTHを組み合わせて、動的にファイル名を抽出しています。これは、区切り文字（この場合は/）の位置に基づいて部分文字列を抽出する典型的なパターンです。

別の例として、メールアドレスからユーザー名とドメイン名を分離したい場合（例: [email protected]）。ユーザー名は @ の前、ドメイン名は @ の後です。

sql SELECT '[email protected]' AS email, STRPOS('[email protected]', '@') AS at_pos, SUBSTRING('[email protected]', 1, STRPOS('[email protected]', '@') - 1) AS username, SUBSTRING('[email protected]', STRPOS('[email protected]', '@') + 1) AS domain;

このように、STRPOSで区切り文字の位置を見つけ、その位置に基づいてSUBSTRINGのstartやlength引数を動的に決定することで、様々な形式の文字列から必要な情報を抽出できます。

SUBSTRING関数と正規表現

PostgreSQLのSUBSTRING関数には、位置指定による抽出とは全く異なる、正規表現パターンマッチングを利用した強力な構文があります。

SUBSTRING(string FROM pattern)

この構文は、入力文字列 string に対して正規表現 pattern を適用し、マッチした部分を抽出します。これは、単純な位置や区切り文字だけでなく、より複雑なパターンを持つ文字列から情報を抽出するのに非常に役立ちます。

構文の詳細

string: 抽出元となる文字列です。
pattern: POSIX正規表現として解釈される文字列です。

この構文の重要な点は、パターンが文字列全体にマッチするかどうかではなく、文字列の中でパターンにマッチする部分があるかを検索することです。マッチが見つかった場合、以下のルールに基づいて戻り値が決定されます。

パターンにキャプチャグループ () が含まれている場合: 最初に見つかったマッチの中で、最初のキャプチャグループ () にマッチした部分が返されます。
パターンにキャプチャグループ () が含まれていない場合: 最初に見つかったマッチ全体が返されます。
マッチが見つからない場合: NULL が返されます。

例1: キャプチャグループなし

パターン全体にマッチした部分を抽出します。

sql -- 文字列中の最初に見つかる数字の列を抽出 SELECT SUBSTRING('Order ID: 12345, Item Code: A789', FROM '\d+');

“`sql
— 結果
substring

12345
“`

\d+ は1桁以上の数字の並びにマッチする正規表現です。文字列中には 12345 と 789 の2つの数字の列がありますが、SUBSTRINGは最初に見つかったマッチ 12345 を返します。パターンにキャプチャグループがないため、マッチ全体が返されています。

例2: キャプチャグループあり

パターン内の最初のキャプチャグループにマッチした部分を抽出します。これが正規表現構文のより一般的な使い方です。パターン全体は複雑でも、本当に必要な情報だけをキャプチャグループで囲むことで、その部分だけを取り出すことができます。

例: メールアドレスからユーザー名だけを抽出

ユーザー名は @ の前にある部分です。パターン (.*)@ は、任意の文字の並び（.*）に続いて @ が来るパターンにマッチします。.* の部分をキャプチャグループ () で囲むことで、その部分だけを抽出できます。

sql SELECT SUBSTRING('[email protected]', FROM '(.*)@');

“`sql
— 結果
substring

user
“`

この例では、パターン (.*)@ が 'user@' にマッチし、最初のキャプチャグループ (.*) が 'user' にマッチするため、結果は 'user' となります。

例: メールアドレスからドメイン名だけを抽出

ドメイン名は @ の後にある部分です。パターン @(.*) は、@ に続いて任意の文字の並び（.*）が来るパターンにマッチします。.* の部分をキャプチャグループで囲みます。

sql SELECT SUBSTRING('[email protected]', FROM '@(.*)');

“`sql
— 結果
substring

example.com
“`

この例では、パターン @(.*) が '@example.com' にマッチし、最初のキャプチャグループ (.*) が 'example.com' にマッチするため、結果は 'example.com' となります。

例: 複数のキャプチャグループがある場合

パターンに複数のキャプチャグループが含まれていても、SUBSTRING(string FROM pattern) 構文は常に最初のキャプチャグループの内容を返します。

メールアドレスからユーザー名とドメイン名を同時に抽出したい場合を考えます。パターン (.*)@(.*) は、(ユーザー名)@(ドメイン名) という構造にマッチします。

sql SELECT SUBSTRING('[email protected]', FROM '(.*)@(.*)');

“`sql
— 結果
substring

user
“`

このクエリでは、パターン全体は '[email protected]' にマッチしますが、キャプチャグループが2つ (.*) と (.*) あります。SUBSTRING関数は最初のキャプチャグループ (.*) （ユーザー名 'user' にマッチ）の内容を返します。

もし複数のキャプチャグループの内容を同時に（または選択的に）抽出したい場合は、後述するregexp_matchやregexp_matches関数を使用する必要があります。SUBSTRING(string FROM pattern)は、パターン全体を使ってマッチ位置を特定し、その中から単一の、最初のキャプチャグループ（またはグループがない場合はマッチ全体）を抽出するための関数です。

SUBSTRING(string FROM pattern) と他の正規表現関数との比較

PostgreSQLには、正規表現を扱うための他の関数もいくつかあります。SUBSTRING(string FROM pattern) とこれらの関数との使い分けを理解することが重要です。

~ (正規表現マッチ演算子): 文字列がパターン全体にマッチするかどうかを真偽値で返します。抽出は行いません。
sql SELECT '[email protected]' ~ '.*@.*'; -- 結果: t (真) SELECT '[email protected]' ~ '^\d+$'; -- 結果: f (偽)
regexp_match(string, pattern [, flags]): 文字列中の最初に見つかったパターンマッチから、キャプチャグループの内容を配列として返します。キャプチャグループがない場合はマッチ全体を含む配列を返します。マッチが見つからない場合は NULL を返します。
SUBSTRING(string FROM pattern)が単一の文字列を返すのに対し、regexp_matchは複数の要素を含む配列を返せる点が異なります。

sql SELECT regexp_match('[email protected]', '(.*)@(.*)'); -- 結果: {user,example.com} (配列) SELECT regexp_match('Order ID: 12345', 'ID: (\d+)'); -- 結果: {12345} (キャプチャグループの内容を含む配列) SELECT regexp_match('Order ID: 12345', 'ID: \d+'); -- 結果: {ID: 12345} (キャプチャグループがないためマッチ全体を含む配列) SELECT regexp_match('No Match', '\d+'); -- 結果: NULL

複数のキャプチャグループから値を抽出したり、キャプチャグループを使わずにマッチ全体を取得しつつ配列として扱いたい場合は、regexp_matchが適しています。配列の要素には [n] でアクセスできます（例: (regexp_match('[email protected]', '(.*)@(.*)'))[1] でユーザー名）。
regexp_matches(string, pattern [, flags]): regexp_matchと似ていますが、入力文字列中に複数のマッチがある場合に、全てのマッチに対してキャプチャグループの内容を配列として返します。結果は行のセット (SETOF text[]) として返されます。

sql -- 文字列中のすべての数字の列を抽出 (キャプチャグループなし) SELECT regexp_matches('Order ID: 12345, Item Code: A789', '\d+'); -- 結果: {12345}, {789} (2行のセット) -- 文字列中のすべての(大文字アルファベット)-(数字)のパターンを抽出し、グループを配列で SELECT regexp_matches('Code: ABC-123, Code: XYZ-456', '([A-Z]+)-(\d+)'); -- 結果: {ABC,123}, {XYZ,456} (2行のセット)

繰り返し出現するパターンからすべてのマッチを抽出したい場合にregexp_matchesが使用されます。
regexp_replace(string, pattern, replacement [, flags]): 正規表現にマッチした部分を別の文字列に置換します。抽出ではなく置換です。

sql SELECT regexp_replace('[email protected]', '@.*', '@mysite.org'); -- 結果: [email protected]

SUBSTRING(string FROM pattern) の利点:

シンプルさ: 単一の、最初のキャプチャグループ（またはマッチ全体）を抽出する用途に特化しており、構文がシンプルです。
戻り値: 単一の文字列値を返すため、そのまま他の文字列関数に渡したり、SELECTリストで使いやすいです。regexp_matchのように配列の要素にアクセスする手間がありません。
SQL標準への近さ: 一部の他のデータベースシステム（Oracleなど）にも同様の構文が存在し、移植性が高くなる場合があります（ただし、正規表現のシンタックス自体はSQL標準ではなくPOSIXなど他の標準に依存します）。

SUBSTRING(string FROM pattern) を使うべき場面:

文字列中に含まれる特定のパターンのうち、最初に出現するものの、特定の1要素（キャプチャグループ1）だけを抽出したい場合。
抽出結果が単一の文字列値であることを期待する場合。

regexp_match や regexp_matches を使うべき場面:

パターンから抽出される情報が複数要素（複数のキャプチャグループ）に分かれている場合。
マッチ全体をキャプチャグループなしで抽出したい場合。
文字列中に複数回出現するパターンから、全てのマッチを抽出したい場合（regexp_matches）。

このように、SUBSTRING(string FROM pattern)は、PostgreSQLの正規表現抽出機能の基本的な入り口として、特定の単純な抽出タスクに適しています。より高度な正規表現処理が必要な場合は、regexp_matchやregexp_matchesを検討すると良いでしょう。

SUBSTRING関数の性能

SUBSTRING関数は、PostgreSQLにおいて非常に効率的に実装されています。基本的な位置指定による抽出は、文字列データに対して直接バイト操作やポインタ操作を行う場合が多く、非常に高速です。文字列の長さや開始位置、抽出長に関わらず、一般的には O(1) または O(抽出長) の計算量で完了します。

ただし、正規表現を使った SUBSTRING(string FROM pattern) 構文の場合は、正規表現エンジンの実行コストがかかります。正規表現の複雑さ、入力文字列の長さ、そしてデータ中にパターンがどの位置でマッチするかによって性能は変動します。非常に複雑な正規表現や、巨大な文字列に対して正規表現マッチングを行う場合は、それなりのCPUリソースと時間が必要になる可能性があります。

大規模データセットへの適用

テーブルの多くの行に対してSUBSTRING関数を適用する場合、その合計実行時間は関数の呼び出し回数に比例します。数百万、数千万行といった大規模なテーブルでSUBSTRINGを含むクエリを実行する際は、以下の点を考慮する必要があります。

必要な抽出か: そもそもその文字列抽出が必要なのか、データを取得するアプリケーション側で処理できないか、再検討します。
インデックス: 文字列操作関数の戻り値に対して通常のB-treeインデックスは直接利用できません。例えば、WHERE SUBSTRING(column, ...) = '...' のような条件では、通常フルスキャンが発生します。
- もし頻繁にSUBSTRINGの結果でフィルタリングやソートを行う必要がある場合は、式インデックス (Expression Index) の利用を検討できます。例えば、CREATE INDEX ON my_table (SUBSTRING(column, 1, 5)); のように、SUBSTRINGの結果に対してインデックスを作成することで、その式を使った検索を高速化できます。ただし、これはインデックスを作成した全く同じ式に対してのみ有効です。
- 正規表現を使ったSUBSTRINGについても、パターンが固定であれば式インデックスを作成することは可能ですが、正規表現の特性上、常に効率的なインデックススキャンが可能とは限りません。正規表現による検索には、pg_trgmやpg_fulltextなどの拡張機能が適している場合もあります。
クエリ全体への影響: SUBSTRING関数は、SELECTリストだけでなく、WHERE句、GROUP BY句、ORDER BY句など、クエリの様々な場所で使用できます。複雑なクエリの中でSUBSTRINGを多用すると、全体の実行計画や性能に影響を与える可能性があります。EXPLAINコマンドを使ってクエリの実行計画を確認し、性能ボトルネックを特定することが推奨されます。
データの正規化: もし頻繁に文字列の一部を取り出して結合や比較に使うのであれば、その部分を別途列として格納しておく方が、クエリ実行時のオーバーヘッドを減らせる場合があります。これはデータの正規化とも関連します。

ほとんどの一般的なユースケースでは、SUBSTRING関数は十分に高速です。しかし、性能がクリティカルな大規模データ処理においては、その利用箇所や方法を慎重に検討することが重要です。

SUBSTRINGと類似・関連する関数

PostgreSQLには、SUBSTRING以外にも様々な文字列操作関数があり、中にはSUBSTRINGと同様の部分文字列抽出を行うものや、SUBSTRINGと組み合わせて使われることが多いものがあります。これらの関数との違いや使い分けを理解することで、より効果的に文字列処理を行えます。

SUBSTR(string, start [, length]):
- これは SUBSTRING 関数の標準SQL準拠ではない別名（エイリアス）です。機能は SUBSTRING(string, start [, length]) と全く同じです。
- Oracle Databaseなど、他のSQLデータベースシステムでよく使われる構文です。PostgreSQLは互換性のために提供しています。
- 基本的にはSUBSTRINGの使用が推奨されますが、他のシステムからの移植や、特定のコーディング規約に従う場合にSUBSTRを使用することがあります。正規表現構文はSUBSTRにはありません。
LEFT(string, length):
- 文字列の左端（先頭）から指定された文字数だけを抽出します。
- 機能的には SUBSTRING(string, 1, length) と等価です。
- 文字列の先頭から抽出する場合に、SUBSTRINGよりも直感的で分かりやすい構文を提供します。
sql SELECT SUBSTRING('abcdefg', 1, 3) AS sub_result, LEFT('abcdefg', 3) AS left_result;

sql -- 結果 sub_result | left_result -----------+------------- abc | abc
RIGHT(string, length):
- 文字列の右端（末尾）から指定された文字数だけを抽出します。
- 機能的には SUBSTRING(string, LENGTH(string) - length + 1, length) と等価ですが、RIGHTの方がはるかにシンプルです。
sql SELECT SUBSTRING('abcdefg', LENGTH('abcdefg') - 3 + 1, 3) AS sub_result, -- LENGTH('abcdefg')=7, 7-3+1=5, SUBSTRING('abcdefg', 5, 3) RIGHT('abcdefg', 3) AS right_result;

sql -- 結果 sub_result | right_result -----------+-------------- efg | efg

ファイル名から拡張子を抽出する場合などに便利です（例: .txt）。

sql SELECT 'document.txt' AS filename, RIGHT('document.txt', 4) AS extension; -- '.txt'

ただし、拡張子の長さは一定ではないため、通常はSTRPOSなどで最後の.の位置を見つけてからSUBSTRINGを使うか、正規表現を使う方が柔軟です。
SPLIT_PART(string, delimiter, n):
- 指定されたデリミタ（区切り文字）で文字列を分割し、その結果できる部分文字列のうち、n番目の要素を返します。
- デリミタが決まっている文字列（例: CSV形式、パス、IPアドレスなど）から特定のフィールドを抽出する場合に、SUBSTRINGとSTRPOSを組み合わせて使うよりも簡単で可読性が高いことが多いです。
sql SELECT SUBSTRING('alpha,beta,gamma', STRPOS('alpha,beta,gamma', ',') + 1, STRPOS('alpha,beta,gamma', ',', STRPOS('alpha,beta,gamma', ',') + 1) - (STRPOS('alpha,beta,gamma', ',') + 1)) AS sub_result, -- 2番目の要素をSUBSTRINGとSTRPOSで抽出 (複雑!) SPLIT_PART('alpha,beta,gamma', ',', 2) AS split_part_result; -- 2番目の要素をSPLIT_PARTで抽出 (シンプル!)

sql -- 結果 sub_result | split_part_result -----------+------------------- beta | beta

特定のデリミタで区切られた文字列の特定のフィールドを抽出したい場合は、SPLIT_PARTの使用を強く推奨します。ファイルパスから特定の階層のディレクトリ名を取り出す、IPアドレスからオクテットを分離するなどのタスクに最適です。
TRIM([LEADING | TRAILING | BOTH] [characters FROM] string):
- 文字列の先頭、末尾、または両方から、指定された文字（デフォルトは空白）を除去します。
- SUBSTRINGとは機能が全く異なりますが、抽出の前後に余分な空白や特定の文字を取り除く目的で、SUBSTRINGと組み合わせて使われることがあります。
sql SELECT TRIM(LEADING ' ' FROM ' Hello World '); -- 結果: 'Hello World ' SELECT TRIM(TRAILING ' ' FROM ' Hello World '); -- 結果: ' Hello World' SELECT TRIM(' Hello World '); -- 結果: 'Hello World' (BOTH空白がデフォルト) SELECT TRIM(BOTH '.' FROM '..Value..'); -- 結果: 'Value'
OVERLAY(string PLACING new_substring FROM start [FOR length]):
- 文字列の指定された位置から指定された長さの部分を、新しい文字列で置き換えます。
- これは抽出ではなく、置換（上書き）を行う関数です。SUBSTRINGで抽出した部分に対して何らかの操作を行い、その結果を元の位置に戻すような場合に、OVERLAYを使うことがあります。
sql -- 'PostgreSQL' の 'gre' (5番目から3文字) を 'XYZ' で置き換え SELECT OVERLAY('PostgreSQL' PLACING 'XYZ' FROM 5 FOR 3); -- 結果: 'PostXYZSQL'
正規表現関数 (regexp_match, regexp_matches, regexp_replace, etc.):
- 前述の「SUBSTRING関数と正規表現」のセクションで詳しく解説しました。
- SUBSTRING(string FROM pattern)と同様、正規表現パターンを使った文字列処理を行う関数群です。
- regexp_matchやregexp_matchesは、複数のキャプチャグループを扱ったり、すべてのマッチを抽出したりする場合にSUBSTRING(string FROM pattern)よりも柔軟です。

これらの関数を適切に使い分けることで、PostgreSQLでの文字列操作の効率と可読性を大幅に向上させることができます。単純な先頭・末尾からの抽出ならLEFT/RIGHT、固定デリミタによるフィールド抽出ならSPLIT_PART、複雑なパターンマッチングと複数要素の抽出ならregexp_match/regexp_matches、そして柔軟な位置指定や最初の単一パターン抽出にはSUBSTRINGが適しています。

実践的な例とユースケース

ここでは、データベース環境でよく遭遇する具体的なシナリオにおいて、SUBSTRING関数がどのように活用されるかを示します。

1. URLの解析

products テーブルに website VARCHAR(255) 列があり、そこに製品情報ページのURLが格納されているとします。ここからドメイン名やパスを抽出します。

website
https://www.example.com/products/123
http://mysite.org/about
https://example.com
http://sub.domain.net/page/

“`sql
— プロトコル (http/https) を抽出 (最初の :// まで)
SELECT
website,
SUBSTRING(website, 1, STRPOS(website, ‘://’) – 1) AS protocol
FROM products;

— ドメイン名 (:// と最初の / の間) を抽出
SELECT
website,
STRPOS(website, ‘://’) + 3 AS after_protocol_pos,
STRPOS(website, ‘/’, STRPOS(website, ‘://’) + 3) AS first_slash_after_protocol_pos,
— 最初の / がない場合 (例: https://example.com) を考慮して COALESCE で LENGTH+1 を使う
COALESCE(STRPOS(website, ‘/’, STRPOS(website, ‘://’) + 3), LENGTH(website) + 1) AS domain_end_pos,
SUBSTRING(website,
STRPOS(website, ‘://’) + 3,
COALESCE(STRPOS(website, ‘/’, STRPOS(website, ‘://’) + 3), LENGTH(website) + 1) – (STRPOS(website, ‘://’) + 3)
) AS domain_name
FROM products;

— パス (最初の / 以降すべて) を抽出 (正規表現がシンプル)
— 正規表現: ^https?://[^/]+/ を使ってプロトコルとドメインを除外し、残りを取得
SELECT
website,
SUBSTRING(website FROM ‘^https?://[^/]+/(.*)$’) AS path — / 以降すべてをキャプチャグループで取得
FROM products;
“`

結果の一部：

— ドメイン名抽出
website | after_protocol_pos | first_slash_after_protocol_pos | domain_end_pos | domain_name
—————————-+——————–+——————————–+—————-+————-
https://www.example.com/products/123 | 9 | 24 | 24 | www.example.com
http://mysite.org/about | 8 | 18 | 18 | mysite.org
https://example.com | 9 | 0 | 20 | example.com — STRPOSで0が返る、COALESCEでLENGTH+1を使用
http://sub.domain.net/page/ | 8 | 25 | 25 | sub.domain.net

URLの解析は、SUBSTRINGとSTRPOS（またはPOSITION）の組み合わせ、そして正規表現を使ったSUBSTRINGの両方が非常に有効なユースケースです。正規表現を使った方が、特に複雑なパターンではコードがシンプルになる傾向があります。

2. ファイル名と拡張子の分離

ファイルパスからファイル名（拡張子含む）と拡張子を分離します。

“`sql
SELECT
‘/home/user/document.txt’ AS file_path,
SUBSTRING(‘/home/user/document.txt’, LENGTH(‘/home/user/document.txt’) – STRPOS(REVERSE(‘/home/user/document.txt’), ‘/’) + 2) AS filename; — ファイル名 (前の例と同じ方法)

SELECT
‘report.20231027.csv’ AS filename_with_ext,
STRPOS(‘report.20231027.csv’, ‘.’) AS first_dot_pos,
STRPOS(‘report.20231027.csv’, ‘.’ LIMIT 1) AS first_dot_pos_limit, — LIMIT 1 は STRPOS にはない
— 最後の ‘.’ の位置を見つける (RIGHT + STRPOS + LENGTH)
LENGTH(‘report.20231027.csv’) – STRPOS(REVERSE(‘report.20231027.csv’), ‘.’) + 2 AS pos_of_last_dot_in_original_plus_1,
— 拡張子 (最後の ‘.’ 以降)
SUBSTRING(‘report.20231027.csv’, LENGTH(‘report.20231027.csv’) – STRPOS(REVERSE(‘report.20231027.csv’), ‘.’) + 2) AS extension,
— 拡張子を除いたファイル名
SUBSTRING(‘report.20231027.csv’, 1, LENGTH(‘report.20231027.csv’) – STRPOS(REVERSE(‘report.20231027.csv’), ‘.’)) AS filename_only; — 最後の ‘.’ の位置まで
“`

結果：

“`sql
— ファイルパスからファイル名
file_path | filename
————————+—————–
/home/user/document.txt | document.txt

これもREVERSEとSTRPOS、LENGTHを組み合わせる典型的なパターンです。正規表現を使うなら、拡張子は \.(.+)$、拡張子なしファイル名は ^(.*)\.[^.]+ のように表現できます。

3. 特定フォーマットのデータからの情報抽出

ログファイルやシステムからの出力など、固定長や特定の区切り文字で構成された文字列から情報を抽出します。

例: 固定長のデータ

シリアル番号が YYYYMMDD-NNNN-XX の形式で、YYYYMMDD が日付、NNNN が連番、XX がチェックサムとします。

sql SELECT '20231027-0042-AB' AS serial_number, SUBSTRING('20231027-0042-AB', 1, 8) AS manufacturing_date, -- YYYYMMDD SUBSTRING('20231027-0042-AB', 10, 4) AS sequence_number, -- NNNN SUBSTRING('20231027-0042-AB', 15, 2) AS checksum; -- XX

sql -- 結果 serial_number | manufacturing_date | sequence_number | checksum -----------------+--------------------+-----------------+---------- 20231027-0042-AB | 20231027 | 0042 | AB

固定長データからの抽出は、SUBSTRING(string, start, length) 形式が最もシンプルで効率的です。

例: デリミタ付きデータ（カンマ区切りを SPLIT_PART ではなく SUBSTRING+STRPOS で行う例 – 非推奨だが理解のため）

SPLIT_PARTがあるため通常はこの方法を使いませんが、STRPOSが返す位置情報を使ってデリミタ間の文字列を抽出する例です。

sql -- 文字列 'apple,banana,cherry' から 2番目の要素 'banana' を抽出 SELECT str, pos1, -- 1番目のカンマの位置 pos2, -- 2番目のカンマの位置 SUBSTRING(str, pos1 + 1, pos2 - pos1 - 1) AS second_element FROM ( SELECT 'apple,banana,cherry' AS str, STRPOS('apple,banana,cherry', ',') AS pos1, STRPOS('apple,banana,cherry', ',', STRPOS('apple,banana,cherry', ',') + 1) AS pos2 -- 1番目のカンマの次から2番目のカンマを探す ) AS data;

sql -- 結果 str | pos1 | pos2 | second_element -----------------+------+------+---------------- apple,banana,cherry | 6 | 13 | banana

この例は、SPLIT_PARTがいかに便利であるかを逆説的に示しています。同じタスクでもSUBSTRINGとSTRPOSの組み合わせは複雑になりがちです。しかし、デリミタが複数種類ある場合や、特定の条件を満たす区切り文字を探す必要がある場合は、このような組み合わせが必要になることもあります。

4. データクレンジングと匿名化

SUBSTRINGは、データベース内の既存データを整形したり、プライベートな情報の一部を匿名化したりする際にも利用できます。

例: データの整形

もし電話番号が様々なフォーマット（例: 123-456-7890, (123) 456-7890, 123.456.7890）で格納されている場合に、共通のフォーマット（例: 1234567890）に変換したいとします。これはSUBSTRING単独では難しいですが、他の関数と組み合わせて使えます。まず数字だけを抽出し、その後必要に応じてフォーマットします。

sql -- 数字以外の文字を取り除く (正規表現置換 regexp_replace が最も簡単) SELECT phone_number, regexp_replace(phone_number, '\D', '', 'g') AS cleaned_number -- \D は数字以外の文字、g はすべて置換 FROM (VALUES ('123-456-7890'), ('(123) 456-7890'), ('123.456.7890')) AS t(phone_number);

数字だけになった文字列から、必要に応じて市外局番、市内局番などをSUBSTRINGで取り出すことができます。

例: 情報の匿名化

メールアドレスのドメイン名の一部をマスクするなど。

sql -- メールアドレスのドメイン名部分を '*' でマスク (例: user@exam***.com) SELECT email, STRPOS(email, '@') AS at_pos, SUBSTRING(email, 1, STRPOS(email, '@') + 3) || '***' || SUBSTRING(email, STRPOS(email, '.') + 1) AS masked_email -- '@'から3文字目まで表示し、残りのドメイン名部分をマスク、TLDは表示 FROM (VALUES ('[email protected]'), ('[email protected]')) AS t(email);

この例では、STRPOSで @ と . の位置を見つけ、SUBSTRINGでそれぞれの位置に基づいて文字列の一部を抽出し、マスク用の文字列 '***' と結合しています。

よくあるエラーとトラブルシューティング

SUBSTRING関数を使う際に遭遇しやすい問題とその対処法について説明します。

1から始まるインデックスの誤解: 多くのプログラミング言語では文字列のインデックスは0から始まりますが、SQL（PostgreSQL含む）のSUBSTRINGのstart引数は1から始まります。これを間違えると、抽出位置が1文字ずれてしまいます。
- 対処法: start引数を指定する際は、常に1番目の文字が1であることを意識してください。計算で開始位置を求める場合（例: STRPOS(...) + 1）も、結果が1ベースの期待する位置になるように調整が必要です。
マルチバイト文字の扱い: PostgreSQLのSUBSTRINGは文字単位で動作しますが、他のシステムや言語の関数によってはバイト単位で動作するものがあります。異なるシステム間でデータをやり取りする際に、エンコーディングの違いやバイト/文字単位の扱いの違いから問題が生じることがあります。
- 対処法: PostgreSQL内での処理であれば、SUBSTRINGは文字単位で正しく機能します。外部システムとの連携で問題が発生する場合は、エンコーディングの統一や、両システムでの文字列操作の仕様を確認してください。BYTEA型に対するSUBSTRINGがバイト単位であることも忘れないようにしてください。
NULL値の扱い忘れ: SUBSTRING関数のいずれかの引数（string, start, length）がNULLの場合、結果は必ずNULLになります。WHERE句やCASE式でSUBSTRINGの結果を利用する際に、入力文字列にNULLが含まれていると予期しない結果になる可能性があります。
- 対処法: WHERE my_column IS NOT NULL のように事前にNULLを除外するか、COALESCE関数を使ってNULLの場合のデフォルト値を指定するなどの対策を検討します。例えば、COALESCE(SUBSTRING(my_column, ...), '')) とすれば、抽出結果がNULLの場合に空文字列を返すようにできます。
範囲外のstartや負のlengthによる意図しない結果: startが文字列長を超える場合や、lengthが負の場合にエラーにならない代わりに空文字列が返されるというPostgreSQLの仕様を理解していないと、なぜ空文字列が返ってくるのか混乱することがあります。
- 対処法: startやlengthの計算が正しく行われているか確認します。特に動的に値を設定している場合は、計算結果が予期しない値（範囲外、負の値など）になっていないかデバッグします。テーブルデータのNULLや空文字列も考慮します。
正規表現構文のマッチしない場合のNULL: SUBSTRING(string FROM pattern) 構文は、パターンにマッチする部分が見つからない場合にNULLを返します。マッチすることを前提としたクエリでNULLが返ってくると問題になる場合があります。
- 対処法: WHERE string ~ pattern のように事前にマッチするか確認するか、COALESCEを使ってNULLの場合のデフォルト値を返すようにします。例えば、COALESCE(SUBSTRING(my_column FROM 'pattern'), 'DefaultValue')。
パフォーマンス問題: 大規模なテーブルに対してインデックスなしでSUBSTRINGをWHERE句やORDER BY句で使用すると、フルスキャンによる性能劣化を招く可能性があります。
- 対処法: 前述の性能に関するセクションを参照し、式インデックスの利用や、データの正規化、クエリの見直しなどを検討します。EXPLAINを使って実行計画を確認し、ボトルネックを特定します。

これらの点に注意することで、SUBSTRING関数をより安全かつ効果的に使用することができます。

まとめ

PostgreSQLのSUBSTRING関数は、文字列データの一部を抽出するための基本的でありながら非常に強力なツールです。この記事では、その多機能性を様々な側面から解説してきました。

基本的な使い方: SUBSTRING(string, start, length) および SUBSTRING(string FROM start FOR length) 構文による、指定位置・長さでの抽出。PostgreSQLではstartが1から始まることを理解することの重要性。
詳細な挙動: 範囲外のstartや負のlength、NULL値などの例外的な引数に対するPostgreSQLの寛容な挙動（エラーではなく空文字列やNULLを返す）を理解し、予期しない結果を防ぐ。
データ型とエンコーディング: TEXT, VARCHARなどの文字列型での文字単位の抽出に加え、BYTEA型でのバイト単位の抽出が可能であること。PostgreSQLが文字エンコーディングを考慮して文字単位で処理することの利便性。
正規表現構文: SUBSTRING(string FROM pattern) 構文による、複雑なパターンに基づいた抽出。最初のキャプチャグループ（またはマッチ全体）を抽出する機能と、regexp_matchなどの他の正規表現関数との使い分け。
応用的な使い方: 他の文字列関数（LENGTH, STRPOS, REVERSEなど）や列の値と組み合わせて、動的な抽出範囲を指定したり、区切り文字に基づいて文字列を解析したりする方法。
関連関数: LEFT, RIGHT, SPLIT_PART, TRIMなどの類似・関連関数との比較と使い分けにより、目的に応じた最適な関数を選択できること。
実践的なユースケース: URL解析、ファイル名の分離、特定フォーマットデータの抽出、データクレンジング・匿名化など、実際のデータベース処理における活用例。
トラブルシューティング: 1ベースインデックス、NULL値、範囲外引数、パフォーマンスなど、よくある問題の原因と対処法。

SUBSTRING関数は、単独で使うだけでなく、PostgreSQLが提供する他の豊富な文字列操作関数や正規表現機能と組み合わせることで、その真価を発揮します。データクレンジング、データ変換、データ分析、レポート作成など、様々な場面で文字列データの柔軟な処理を可能にします。

この記事で解説した内容が、皆様のPostgreSQLでの文字列操作の理解を深め、日々の作業に役立つことを願っています。ぜひ実際に様々なパターンでSUBSTRING関数を試し、その挙動と能力を体感してみてください。