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# Aggregation Methods – Goal Value Calculation
**Zweck:** Dokumentation für Entwicklung und Erweiterung von Aggregationsmethoden im Goal-System.
**Datum:** 2026-03-28
**Version:** 1.0
**Modul:** `backend/goal_utils.py` → `_fetch_by_aggregation_method()`
---
## Übersicht
Aggregationsmethoden berechnen den `current_value` von Goals aus Rohdaten (z.B. Trainings, Gewicht, Ernährung). Sie sind der Kern des dynamischen Goal-Tracking-Systems.
**Beispiel:**
```python
Goal: "Trainingshäufigkeit Krafttraining"
source_table: activity_log
source_column: id (nur für COUNT relevant)
aggregation_method: avg_per_week_30d
filter_conditions: {"training_category": "strength"}
→ Berechnet: Durchschnittliche Anzahl Krafttrainings pro Woche (über 30 Tage)
```
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## Architektur
### 1. Wo sind Methoden definiert?
**Datei:** `backend/goal_utils.py`
**Funktion:** `_fetch_by_aggregation_method(conn, profile_id, table, column, method, filter_conditions)`
**Aufruf-Hierarchie:**
```
goal_utils.fetch_goal_value()
└─> _fetch_by_aggregation_method()
└─> SQL Query mit method-spezifischer Logik
```
### 2. Verfügbare Methoden (Stand: 2026-03-28)
| Methode | Beschreibung | SQL Aggregat | Zeitfenster | Use Case |
|---------|--------------|--------------|-------------|----------|
| `latest` | Aktuellster Wert | SELECT {column} ORDER BY date DESC LIMIT 1 | — | Gewicht, Körperfett, VO2max |
| `avg_7d` | 7-Tage-Durchschnitt | AVG({column}) | 7 Tage | Durchschn. Ruhepuls, HRV |
| `avg_30d` | 30-Tage-Durchschnitt | AVG({column}) | 30 Tage | Durchschn. Kalorien, Protein |
| `sum_30d` | 30-Tage-Summe | SUM({column}) | 30 Tage | Gesamtkalorien, Trainingsminuten |
| `count_7d` | Anzahl Einträge (7d) | COUNT(*) | 7 Tage | Trainings letzte Woche |
| `count_30d` | Anzahl Einträge (30d) | COUNT(*) | 30 Tage | Trainings letzter Monat |
| `min_30d` | Minimum (30d) | MIN({column}) | 30 Tage | Niedrigster Ruhepuls |
| `max_30d` | Maximum (30d) | MAX({column}) | 30 Tage | Höchster VO2max |
| `avg_per_week_30d` | Durchschn. pro Woche | COUNT(*) / 4.3 | 30 Tage | Trainingsfrequenz/Woche |
### 3. Filter-Mechanismus
Alle Methoden unterstützen **optionale Filter** via `filter_conditions` (JSON):
```python
filter_conditions = {"training_category": "strength"}
# Wird zu SQL:
# ... WHERE profile_id = %s AND training_category = %s
```
**Unterstützte Filter-Typen:**
- **Equality:** `{"column": "value"}` → `WHERE column = 'value'`
- **IN-Clause:** `{"column": ["val1", "val2"]}` → `WHERE column IN ('val1', 'val2')`
---
## Neue Aggregationsmethode hinzufügen
### Schritt 1: Anforderungen definieren
**Checkliste:**
- [ ] **Name:** Eindeutig, beschreibend (z.B. `avg_per_week_30d`)
- [ ] **SQL-Aggregat:** Welche Funktion? (COUNT, AVG, SUM, MIN, MAX, oder Custom)
- [ ] **Zeitfenster:** Fixed (7d, 30d) oder dynamisch?
- [ ] **Spaltentyp:** Numerisch (DECIMAL, INT) oder UUID/TEXT (nur COUNT)?
- [ ] **Filter-Support:** Ja/Nein?
- [ ] **Return-Typ:** `float` oder `None`
### Schritt 2: Code-Template
**Location:** `backend/goal_utils.py` → `_fetch_by_aggregation_method()`
```python
elif method == 'neue_methode':
# 1. Zeitfenster definieren (falls relevant)
days_ago = date.today() - timedelta(days=30)
# 2. Parameter vorbereiten (inkl. filter_params)
params = [profile_id, days_ago] + filter_params
# 3. SQL Query (mit date_col und filter_sql)
cur.execute(f"""
SELECT AGG_FUNCTION({column}) as result_value
FROM {table}
WHERE profile_id = %s
AND {date_col} >= %s
AND {column} IS NOT NULL{filter_sql}
""", params)
# 4. Result extrahieren und konvertieren
row = cur.fetchone()
return float(row['result_value']) if row and row['result_value'] is not None else None
```
### Schritt 3: Spaltentyp-Validierung
**Wichtig:** Nur numerische Aggregationen (AVG, SUM, MIN, MAX) auf numerischen Spalten!
**Spaltentypen:**
- ✅ **AVG/SUM/MIN/MAX:** DECIMAL, INT, FLOAT
- ❌ **AVG/SUM/MIN/MAX:** UUID, TEXT, VARCHAR
- ✅ **COUNT:** Beliebiger Typ (UUID, TEXT, etc.)
**Bei Fehlkonfiguration:**
```python
# Wird automatisch geloggt + None returned (siehe except-Block Zeile 414-430)
[ERROR] Failed to fetch value from activity_log.id using avg_7d:
function avg(uuid) does not exist
```
### Schritt 4: Testen
**Manueller Test:**
```python
from goal_utils import _fetch_by_aggregation_method
from db import get_db
with get_db() as conn:
result = _fetch_by_aggregation_method(
conn,
profile_id='...',
table='activity_log',
column='id',
method='avg_per_week_30d',
filter_conditions={"training_category": "strength"}
)
print(f"Result: {result}")
```
**Unit-Test (TODO):**
```python
# backend/tests/test_goal_utils.py
def test_avg_per_week_30d():
# Setup: Insert 12 activities in last 30 days
# Expected: 12 / 4.3 ≈ 2.79
assert result == pytest.approx(2.79, abs=0.1)
```
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## Beispiel-Implementierung: avg_per_week_30d
**Use Case:** Trainingshäufigkeit pro Woche (geglättet über 30 Tage)
**Berechnung:** `(Anzahl Trainings in 30 Tagen) / 4.3 Wochen`
**Code:**
```python
elif method == 'avg_per_week_30d':
days_ago = date.today() - timedelta(days=30)
params = [profile_id, days_ago] + filter_params
cur.execute(f"""
SELECT COUNT(*) as count_value FROM {table}
WHERE profile_id = %s AND {date_col} >= %s{filter_sql}
""", params)
row = cur.fetchone()
if row and row['count_value'] is not None:
# 30 Tage = 4.285 Wochen (30/7)
return round(float(row['count_value']) / 4.285, 2)
return None
```
**Warum 4.285?**
- 30 Tage ÷ 7 Tage/Woche = 4.285 Wochen
- Alternativ: 4.3 (gerundet) für einfachere Rechnung
---
## Best Practices
### 1. Naming Conventions
**Pattern:** `{aggregat}_{spalte}_{zeitfenster}`
- ✅ `avg_hr_7d` – Average heart rate, 7 days
- ✅ `count_per_week_30d` – Count per week, averaged over 30 days
- ✅ `sum_calories_30d` – Sum of calories, 30 days
- ❌ `get_training_count` – Unklar, kein Zeitfenster
- ❌ `calc_average` – Zu generisch
### 2. Return-Werte
**Konsistenz:**
- **Erfolg:** `float` (auch bei 0.0)
- **Keine Daten:** `None` (nicht 0.0!)
- **Fehler:** `None` (geloggt im except-Block)
**Warum None statt 0.0?**
```python
# None = "Keine Daten vorhanden"
# 0.0 = "Gemessen, aber Wert ist tatsächlich 0"
```
### 3. Date-Columns
Nicht alle Tabellen nutzen `date` als Spaltenname:
```python
DATE_COLUMN_MAP = {
'blood_pressure_log': 'measured_at', # TIMESTAMP
'activity_log': 'date', # DATE
'fitness_tests': 'test_date', # DATE
# ... siehe goal_utils.py Zeile 289-300
}
```
**Nutzung:** `date_col = DATE_COLUMN_MAP.get(table, 'date')`
### 4. Filter-Safety
**SQL-Injection-Schutz:**
- ✅ **Parametrisierte Queries:** `WHERE col = %s` + `params`
- ❌ **String-Interpolation:** `WHERE col = '{value}'`
**Filter-Validierung:**
```python
try:
filters = json.loads(filter_conditions) if isinstance(filter_conditions, str) else filter_conditions
# ... build filter_sql
except (json.JSONDecodeError, TypeError, AttributeError) as e:
print(f"[WARNING] Invalid filter_conditions: {e}, ignoring filters")
```
### 5. Performance
**Query-Optimierung:**
- `WHERE profile_id = %s` ist **immer** erste Bedingung (Index)
- `AND {column} IS NOT NULL` vor Aggregation (reduziert NULL-Handling)
- `ORDER BY {date_col} DESC LIMIT 1` für `latest` (schneller als MAX)
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## Erweiterte Methoden (Future)
### Statistische Analysen
**Median:**
```python
elif method == 'median_30d':
# PostgreSQL: PERCENTILE_CONT(0.5) WITHIN GROUP (ORDER BY column)
cur.execute(f"""
SELECT PERCENTILE_CONT(0.5) WITHIN GROUP (ORDER BY {column}) as median_value
FROM {table}
WHERE profile_id = %s AND {date_col} >= %s{filter_sql}
""", params)
```
**Standard Deviation:**
```python
elif method == 'stddev_30d':
cur.execute(f"""
SELECT STDDEV({column}) as stddev_value FROM {table}
WHERE profile_id = %s AND {date_col} >= %s{filter_sql}
""", params)
```
**Trend (Linear Regression):**
```python
elif method == 'trend_30d':
# Slope via REGR_SLOPE(y, x)
cur.execute(f"""
SELECT REGR_SLOPE(
{column},
EXTRACT(EPOCH FROM {date_col})
) as slope FROM {table}
WHERE profile_id = %s AND {date_col} >= %s{filter_sql}
""", params)
```
### Kalenderwoche
```python
elif method == 'count_calendar_week':
# Montag der aktuellen Woche
today = date.today()
monday = today - timedelta(days=today.weekday())
cur.execute(f"""
SELECT COUNT(*) as count_value FROM {table}
WHERE profile_id = %s
AND {date_col} >= %s
AND {date_col} < %s + INTERVAL '7 days'{filter_sql}
""", [profile_id, monday] + filter_params)
```
---
## Fehlerbehandlung
### Exception-Handling
**Alle Methoden sind wrapped in try-except** (Zeile 329-430):
```python
try:
# ... method logic
except Exception as e:
print(f"[ERROR] Failed to fetch value from {table}.{column} using {method}: {e}")
print(f"[ERROR] Filter conditions: {filter_conditions}")
# CRITICAL: Rollback transaction
conn.rollback()
return None
```
**Warum Rollback?**
- PostgreSQL bleibt in `InFailedSqlTransaction` bis Rollback
- Ohne Rollback: Alle nachfolgenden Queries schlagen fehl
### Typische Fehler
| Fehler | Ursache | Lösung |
|--------|---------|--------|
| `function avg(uuid) does not exist` | AVG auf UUID-Spalte | Methode auf `count_*` ändern |
| `column "xyz" does not exist` | Falsche source_column | Schema prüfen, Spalte korrigieren |
| `division by zero` | Keine Daten für Durchschnitt | None-Check vor Division |
| `UndefinedColumn: training_category` | Filter-Spalte existiert nicht | Filter entfernen oder Spalte anlegen |
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## Migration zu neuer Methode
**Szenario:** Bestehende Goal-Type-Definition ändern
**Beispiel:** `sport_pro_woche` von `avg_7d` zu `avg_per_week_30d`
**SQL:**
```sql
UPDATE goal_type_definitions
SET aggregation_method = 'avg_per_week_30d'
WHERE type_key = 'sport_pro_woche';
```
**Wichtig:**
- Bestehende Goals behalten ihre `current_value` (historisch)
- Nächste Berechnung nutzt neue Methode
- UI zeigt dann neuen Wert
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## Dokumentations-Pflicht
**Bei jeder neuen Methode:**
1. ✅ Eintrag in dieser Datei (Tabelle "Verfügbare Methoden")
2. ✅ Docstring in `_fetch_by_aggregation_method()`
3. ✅ Beispiel-Anwendung (Use Case)
4. ✅ Unit-Test (wenn möglich)
5. ✅ Update in `goal_types.py` Schema-Info (falls relevant für Admin-UI)
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## Zusammenfassung
**Aggregationsmethoden sind:**
- ✅ Zentral in `goal_utils.py`
- ✅ SQL-basiert (PostgreSQL-Funktionen)
- ✅ Filter-fähig (JSON-basiert)
- ✅ Error-safe (Rollback + None-Return)
- ✅ Erweiterbar (einfaches elif-Pattern)
**Für neue Methoden:**
1. Name definieren (`{aggregat}_{zeitfenster}`)
2. SQL Query schreiben (mit filter_sql)
3. Testen (manuell + Unit-Test)
4. Dokumentieren (diese Datei)
**Bei Fragen:**
- Siehe `backend/goal_utils.py` Zeile 259-430
- Siehe bestehende Methoden als Template
- Siehe `.claude/docs/working/GOALS_SYSTEM_UNIFIED_ANALYSIS.md` für Kontext