6. SQL高级处理

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了6. SQL高级处理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

5.1 窗口函数

5.1.1 窗口函数概念及基本的使用方法

窗口函数也称为OLAP函数。OLAP 是 OnLine AnalyticalProcessing 的简称,意思是对数据库数据进行实时分析处理。

为了便于理解,称之为 窗口函数。常规的SELECT语句都是对整张表进行查询,而窗口函数可以让我们有选择的去某一部分数据进行汇总、计算和排序。

窗口函数的通用形式:

<窗口函数> OVER ([PARTITION BY <列名>]
                     ORDER BY <排序用列名>)  

[ ]中的内容可以省略。

窗口函数最关键的是搞明白关键字 PARTITON BYORDER BY 的作用。

PARTITON BY 是用来分组,即选择要看哪个窗口,类似于 GROUP BY 子句的分组功能,但是 PARTITION BY 子句并不具备 GROUP BY 子句的汇总功能,并不会改变原始表中记录的行数。

ORDER BY 是用来排序,即决定窗口内,是按那种规则(字段)来排序的。

举个栗子:

SELECT product_name
       ,product_type
       ,sale_price
       ,RANK() OVER (PARTITION BY product_type
                         ORDER BY sale_price) AS ranking
  FROM product;  

得到的结果是:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-08fpAQRO-1656170633315)(./img/ch05/ch0501.png)]

我们先忽略生成的新列 - [ranking], 看下原始数据在PARTITION BY 和 ORDER BY 关键字的作用下发生了什么变化。

PARTITION BY 能够设定窗口对象范围。本例中,为了按照商品种类进行排序,我们指定了product_type。即一个商品种类就是一个小的"窗口"。

ORDER BY 能够指定按照哪一列、何种顺序进行排序。为了按照销售单价的升序进行排列,我们指定了sale_price。此外,窗口函数中的ORDER BY与SELECT语句末尾的ORDER BY一样,可以通过关键字ASC/DESC来指定升序/降序。省略该关键字时会默认按照ASC,也就是

升序进行排序。本例中就省略了上述关键字 。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-d4iwEySR-1656170633321)(./img/ch05/ch0502.png)]

5.2 窗口函数种类

大致来说,窗口函数可以分为两类。

一是 将SUM、MAX、MIN等聚合函数用在窗口函数中

二是 RANK、DENSE_RANK等排序用的专用窗口函数

5.2.1 专用窗口函数

  • RANK函数

计算排序时,如果存在相同位次的记录,则会跳过之后的位次。

例)有 3 条记录排在第 1 位时:1 位、1 位、1 位、4 位……

  • DENSE_RANK函数

同样是计算排序,即使存在相同位次的记录,也不会跳过之后的位次。

例)有 3 条记录排在第 1 位时:1 位、1 位、1 位、2 位……

  • ROW_NUMBER函数

赋予唯一的连续位次。

例)有 3 条记录排在第 1 位时:1 位、2 位、3 位、4 位

运行以下代码:

SELECT  product_name
       ,product_type
       ,sale_price
       ,RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS ranking
       ,DENSE_RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS dense_ranking
       ,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY sale_price) AS row_num
  FROM product;  

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-QODmeOpQ-1656170633322)(./img/ch05/ch0503.png)]

5.2.2 聚合函数在窗口函数上的使用

聚合函数在窗口函数中的使用方法和之前的专用窗口函数一样,只是出来的结果是一个累计的聚合函数值。

运行以下代码:

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,SUM(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_sum
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_avg  
  FROM product;  

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-CIJIGlz0-1656170633323)(./img/ch05/ch0504.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-NZG7GtYD-1656170633323)(./img/ch05/ch0505.png)]

可以看出,聚合函数结果是,按我们指定的排序,这里是product_id,当前所在行及之前所有的行的合计或均值。即累计到当前行的聚合。

5.3 窗口函数的的应用 - 计算移动平均

在上面提到,聚合函数在窗口函数使用时,计算的是累积到当前行的所有的数据的聚合。 实际上,还可以指定更加详细的汇总范围。该汇总范围称为 框架 (frame)。

语法

<窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名>
                 ROWS n PRECEDING )  
                 
<窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名>
                 ROWS BETWEEN n PRECEDING AND n FOLLOWING)

PRECEDING(“之前”), 将框架指定为 “截止到之前 n 行”,加上自身行

FOLLOWING(“之后”), 将框架指定为 “截止到之后 n 行”,加上自身行

BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING,将框架指定为 “之前1行” + “之后1行” + “自身”

执行以下代码:

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id
                               ROWS 2 PRECEDING) AS moving_avg
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id
                               ROWS BETWEEN 1 PRECEDING 
                                        AND 1 FOLLOWING) AS moving_avg  
  FROM product;  

执行结果:

注意观察框架的范围。

ROWS 2 PRECEDING:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-TndUzJGo-1656170633324)(./img/ch05/ch0506.png)]

ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-E9KFYuWb-1656170633325)(./img/ch05/ch0507.png)]

5.3.1 窗口函数适用范围和注意事项

  • 原则上,窗口函数只能在SELECT子句中使用。
  • 窗口函数OVER 中的ORDER BY 子句并不会影响最终结果的排序。其只是用来决定窗口函数按何种顺序计算。

5.4 GROUPING运算符

5.4.1 ROLLUP - 计算合计及小计

常规的GROUP BY 只能得到每个分类的小计,有时候还需要计算分类的合计,可以用 ROLLUP关键字。

SELECT  product_type
       ,regist_date
       ,SUM(sale_price) AS sum_price
  FROM product
 GROUP BY product_type, regist_date WITH ROLLUP;  

得到的结果为:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-gPYOjebo-1656170633326)(./img/ch05/ch0508.png)]

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-r9LlItCz-1656170633327)(./img/ch05/ch0509.png)]

这里ROLLUP 对product_type, regist_date两列进行合计汇总。结果实际上有三层聚合,如下图 模块3是常规的 GROUP BY 的结果,需要注意的是衣服 有个注册日期为空的,这是本来数据就存在日期为空的,不是对衣服类别的合计; 模块2和1是 ROLLUP 带来的合计,模块2是对产品种类的合计,模块1是对全部数据的总计。

ROLLUP 可以对多列进行汇总求小计和合计。

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-5twPWDsP-1656170633328)(./img/ch05/ch0510.png)]

5.5 存储过程和函数

5.5.1 基本介绍

基本语法:

[delimiter //]($$,可以是其他特殊字符)
CREATE
    [DEFINER = user]
    PROCEDURE sp_name ([proc_parameter[,...]])
    [characteristic ...] 
[BEGIN]
  routine_body
[END//]($$,可以是其他特殊字符)

这些语句被用来创建一个存储例程(一个存储过程或函数)。也就是说,指定的例程被服务器知道了。默认情况下,一个存储例程与默认数据库相关联。要将该例程明确地与一个给定的数据库相关联,需要在创建该例程时将其名称指定为 db_name.sp_name

使用 CALL 语句调用一个存储过程。而要调用一个存储的函数时,则要在表达式中引用它。在表达式计算期间,该函数返回一个值。

routine_body 由一个有效的SQL例程语句组成。它可以是一个简单的语句,如 SELECTINSERT,或一个使用 BEGINEND 编写的复合语句。复合语句可以包含声明、循环和其他控制结构语句。在实践中,存储函数倾向于使用复合语句,除非例程主体由一个 RETURN 语句组成。

5.5.2 参数介绍

存储过程和函数的参数有三类,分别是:INOUTINOUT,其中:

  • IN 是入参。每个参数默认都是一个 IN 参数。如需设定一个参数为其他类型参数,请在参数名称前使用关键字 OUTINOUT 。一个IN参数将一个值传递给一个过程。存储过程可能会修改这个值,但是当存储过程返回时,调用者不会看到这个修改。
  • OUT 是出参。一个 OUT 参数将一个值从过程中传回给调用者。它的初始值在过程中是 NULL ,当过程返回时,调用者可以看到它的值。
  • INOUT :一个 INOUT 参数由调用者初始化,可以被存储过程修改,当存储过程返回时,调用者可以看到存储过程的任何改变。

对于每个 OUTINOUT 参数,在调用过程的 CALL 语句中传递一个用户定义的变量,以便在过程返回时可以获得其值。如果你是在另一个存储过程或函数中调用存储过程,你也可以将一个常规参数或本地常规变量作为 OUTINOUT 参数传递。如果从一个触发器中调用存储过程,也可以将 NEW.col_name 作为一个 OUTINOUT 参数传递。

5.5.2 应用示例

  • 查询
    下面的示例显示了一个简单的存储过程,给定一个国家代码,计算在 world 数据库的城市表中出现的该国家的城市数量。使用 IN 参数传递国家代码,使用 OUT 参数返回城市计数:
mysql> DELIMITER //
mysql> DROP PROCEDURE IF EXISTS citycount //
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> CREATE PROCEDURE citycount (IN country CHAR(3), OUT cities INT)
       BEGIN
         SELECT COUNT(*) INTO cities FROM world.city
         WHERE CountryCode = country;
       END//
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> DELIMITER ;
mysql> CALL citycount('CHN', @cities); -- cities in China
Query OK, 1 row affected (0.01 sec)

    -> SELECT @cities;
+---------+
| @cities |
+---------+
|     363 |
+---------+
1 row in set (0.04 sec)
  • 创建表
mysql> use world;
Database changed
mysql> DELIMITER $$
mysql> CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `product_test`()
BEGIN
    #Routine body goes here...
    CREATE TABLE product_test like shop.product;
END$$
Query OK, 0 rows affected (0.01 sec)

mysql> DELIMITER;
mysql> call `product_test`();
Query OK, 0 rows affected (0.04 sec)

mysql> show tables;
+-----------------+
| Tables_in_world |
+-----------------+
| city            |
| country         |
| countrylanguage |
| product_test    |
+-----------------+
4 rows in set (0.02 sec)
  • 插入数据
CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `insert_product_test`()
BEGIN
    declare i int;
    set i=1;
    while i<9 do
        set @pcid = CONCAT('000', i);
        PREPARE stmt FROM 'INSERT INTO product_test() SELECT * FROM shop.product where product_id= ?';
        EXECUTE stmt USING @pcid;
        set i=i+1;
    end while;
END

5.6 预处理声明 PREPARE Statement

MySQL 从4.1版本开始引入了 PREPARE Statement 特性,使用 client/server binary protocol 代替 textual protocol,其将包含占位符 () 的查询传递给 MySQL 服务器,如以下示例所示:

SELECT * 
FROM products 
WHERE productCode = ?;

当MySQL使用不同的 productCode 值执行此查询时,它不必完全解析查询。因此,这有助于MySQL更快地执行查询,特别是当MySQL多次执行相同的查询时。productcode

由于预准备语句使用占位符 (),这有助于避免 SQL 注入的许多变体,从而使应用程序更安全。

基本语法:

PREPARE stmt_name FROM preparable_stmt

5.6.1 使用步骤

MySQL PREPARE Statement 使用步骤如下:

  1. PREPARE – 准备需要执行的语句预处理声明。
  2. EXECUTE – 执行预处理声明。
  3. DEALLOCATE PREPARE – 释放预处理声明。

下图说明了预处理声明的使用过程:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-mSqelqHp-1656170633328)(./img/ch05/ch0511MySQL-Prepared-Statement.png)]

5.6.2 使用示例

这里使用 shop 中的 product 表进行演示。

首先,定义预处理声明如下:

PREPARE stmt1 FROM 
	'SELECT 
   	    product_id, 
            product_name 
	FROM product
        WHERE product_id = ?';

其次,声明变量 pcid,代表商品编号,并将其值设置为 0005

SET @pcid = '0005'; 

第三,执行预处理声明:

EXECUTE stmt1 USING @pcid;

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-lVEWPFgu-1656170633329)(./img/ch05/ch0512-prepare-result1.png)]

第四,为变量 pcid 分配另外一个商品编号:

SET @pcid = '0008'; 

第五,使用新的商品编号执行预处理声明:

EXECUTE stmt1 USING @pcid;

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-hTHLBZz6-1656170633330)(./img/ch05/ch0513-prepare-result2.png)]

最后,释放预处理声明以释放其占用的资源:

DEALLOCATE PREPARE stmt1;

练习题

5.1

请说出针对本章中使用的 product(商品)表执行如下 SELECT 语句所能得到的结果。

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,MAX(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS Current_max_price
  FROM product;

5.2

继续使用product表,计算出按照登记日期(regist_date)升序进行排列的各日期的销售单价(sale_price)的总额。排序是需要将登记日期为NULL 的“运动 T 恤”记录排在第 1 位(也就是将其看作比其他日期都早)

5.3

思考题

① 窗口函数不指定PARTITION BY的效果是什么?

② 为什么说窗口函数只能在SELECT子句中使用?实际上,在ORDER BY 子句使用系统并不会报错。

5.4

使用简洁的方法创建20个与 shop.product 表结构相同的表,如下图所示:

[外链图片转存失败,源站可能有防盗链机制,建议将图片保存下来直接上传(img-6Q3kjMu2-1656170633330)(./img/ch05/ch0514-question5.4v2.png)]

以上是关于6. SQL高级处理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

mysql中如何取得某一记录在某一条件排序中的位次

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