nonNegativeDerivative

nonNegativeDerivative 窗口函数的文档

计算 metric_column 相对于 timestamp_column 的非负导数。 这是一个 ClickHouse 特有的窗口函数，不属于标准 SQL。

对于每一行，导数是相对于窗口求值顺序中的前一行计算的，该顺序由窗口的 ORDER BY 子句决定，而非由 timestamp_column 决定。 timestamp_column 参数仅用于测量当前行与前一行之间的时间差，其本身不参与行的排序。

nonNegativeDerivative 不会按 timestamp_column 对行排序，排序由窗口的 ORDER BY 完成。 为使下方公式成立，timestamp_column 在窗口求值顺序中必须严格递增，因此通常应按 timestamp_column 升序对窗口排序（例如，将 ... OVER (ORDER BY ts ASC) 与 nonNegativeDerivative(metric, ts) 配合使用）。 当当前行与前一行之间的时间差为非正值时（使用 ORDER BY timestamp_column DESC 或存在重复时间戳时均会出现此情况），该函数对该行返回 0，而不按公式计算。

结果为每个 INTERVAL 内指标的变化率，所有负值均被截断为 0。 这对于单调递增的指标（如计数器）非常有用——数值下降通常意味着发生了重置，而非真实的负变化率。

语法

nonNegativeDerivative(metric_column, timestamp_column[, INTERVAL X UNITS])
  OVER ([[PARTITION BY grouping_column] [ORDER BY sorting_column]
        [ROWS or RANGE expression_to_bound_rows_within_the_group]] | [window_name])
FROM table_name
WINDOW window_name AS ([PARTITION BY grouping_column] [ORDER BY sorting_column] [ROWS or RANGE expression_to_bound_rows_within_the_group])

有关窗口函数语法的更多详情，请参阅：窗口函数 - 语法。

参数

• metric_column — 需要计算导数的列。(U)Int* 或 Float*。
• timestamp_column — 用于测量窗口顺序中当前行与前一行之间时间差的列。该列不参与行的排序，排序由窗口的 ORDER BY 完成，通常应使用同一列。DateTime 或 DateTime64。
• INTERVAL X UNITS — 可选。结果换算的目标时间单位，默认为 INTERVAL 1 SECOND。仅支持固定长度单位（NANOSECOND、MICROSECOND、MILLISECOND、SECOND、MINUTE、HOUR、DAY、WEEK）；可变长度单位（MONTH、QUARTER、YEAR）会抛出异常。

返回值

对于每一行，计算规则如下：

• 第一行返回 0；
• 与前一行的时间差为非正值的行（即 $\text{timestamp}_i - \text{timestamp}_{i-1} \le 0$，降序排列或存在重复时间戳时会出现此情况）返回 0；
• 其余情况返回 ${\text{metric}_i - \text{metric}_{i-1} \over \text{timestamp}_i - \text{timestamp}_{i-1}} * \text{interval}$。

若计算结果为负值，则截断为 0。返回类型为 Float64。

示例

以下示例计算传感器读数的每秒变化率。 注意，第三行的值从 110 下降至 105，因此其导数被截断为 0。

Query

CREATE TABLE sensor_readings
(
    `sensor_id` UInt32,
    `ts`        DateTime,
    `reading`   Float64
)
ENGINE = Memory;

INSERT INTO sensor_readings VALUES
    (1, '2024-01-01 00:00:00', 100),
    (1, '2024-01-01 00:00:10', 110),
    (1, '2024-01-01 00:00:20', 105),
    (1, '2024-01-01 00:00:30', 130);

Query

SELECT
    ts,
    reading,
    nonNegativeDerivative(reading, ts) OVER (ORDER BY ts ASC) AS deriv_per_second
FROM sensor_readings
ORDER BY ts ASC;

Response

   ┌──────────────────ts─┬─reading─┬─deriv_per_second─┐
1. │ 2024-01-01 00:00:00 │     100 │                0 │
2. │ 2024-01-01 00:00:10 │     110 │                1 │
3. │ 2024-01-01 00:00:20 │     105 │                0 │
4. │ 2024-01-01 00:00:30 │     130 │              2.5 │
   └─────────────────────┴─────────┴──────────────────┘