SQL开发实战技巧系列（十三）：讨论一下常用聚集函数&通过执行计划看sum()over()对员工工资进行累加

Posted 2023-04-07 赵延东的一亩三分地

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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SQL开发实战技巧系列（十三）：讨论一下常用聚集函数&通过执行计划看sum()over()对员工工资进行累加相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

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前言
一、常用聚集函数
二、生成累计和
总结

前言

本篇文章讲解的主要内容是：常用聚集函数及group by与空值的影响、详解通过执行计划看sum()over()分析函数。
【SQL开发实战技巧】这一系列博主当作复习旧知识来进行写作，毕竟SQL开发在数据分析场景非常重要且基础，面试也会经常问SQL开发和调优经验，相信当我写完这一系列文章，也能再有所收获，未来面对SQL面试也能游刃有余~。

一、常用聚集函数

SQL> SELECT deptno,
  2  AVG(sal)AS平均值,MIN(sal)AS最小值,MAX(sal)AS最大值,SUM(sal)工资合计,COUNT(*)总行数,
  3  COUNT(comm)获得提成的人数,
  4  AVG(comm)错误的人均提成算法,
  5  AVG(coalesce(comm,0))正确的人均提成 FROM emp
  6  GROUP BY deptno;

DEPTNO      AS平均值      AS最小值      AS最大值       工资合计        总行数    获得提成的人数  错误的人均提成算法    正确的人均提成
------ ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
    10 2916.66666       1300       5000       8750          3          0                     0
    20       2175        800       3000      10875          5          0                     0
    30 1566.66666        950       2850       9400          6          4        550 366.666666

聚集函数需要注意的一点就是：聚集函数会忽略空值,这对sum等来说没什么影响,但对avg、count来说就可能会出现预料之外的结果。所以要根据需求决定是否把空值转为零。
注意,当表中没有数据时,不加group by会返回一行数据,但加了group by会没有数据返回。
建立空表：

SQL> create table emp22 as select * from emp where 1=2;

Table created


SQL> select count(*) as cnt,sum(sal) as ssal from emp22 where deptno=10;

       CNT       SSAL
---------- ----------
         0 

SQL>

有group by

SQL> select count(*) as cnt,sum(sal) as ssal from emp22 where deptno=10 group by deptno;

       CNT       SSAL
---------- ----------

SQL>

因此,当你在错误的地点错误地增加了group by,Oracle就会报错。没有group by时,输出正常：

SQL> declare
  2  v_sal emp22.sal%type;
  3  begin
  4    select sum(sal) into v_sal from emp22 where deptno=10;
  5    dbms_output.put_line('v_sal='||v_sal);
  6    end;
  7  /

v_sal=

PL/SQL procedure successfully completed


SQL>

有GROUP BY时,执行报错：

SQL> declare
  2  v_sal emp22.sal%type;
  3  begin
  4    select sum(sal) into v_sal from emp22 where deptno=10 group by deptno;
  5    dbms_output.put_line('v_sal='||v_sal);
  6    end;
  7  /
declare
v_sal emp22.sal%type;
begin
  select sum(sal) into v_sal from emp22 where deptno=10 group by deptno;
  dbms_output.put_line('v_sal='||v_sal);
  end;

ORA-01403: 未找到任何数据
ORA-06512: 在 line 4

SQL>

二、生成累计和

公司为了查看用人成本,需要对员工的工资进行累加,以便查看员工人数与工资支出之间的对应关系。
首先,按进入公司的先后顺序（人员编码：empno)来累加查看。

SQL> SELECT empno AS 编号,
  2         ename AS 姓名,
  3         sal AS 人工成本,
  4         SUM(sal) over(ORDER BY empno) AS 成本累计
  5    FROM emp
  6   WHERE deptno = 30
  7   ORDER BY empno;

   编号 姓名            人工成本       成本累计
----- ---------- --------- ----------
 7499 ALLEN        1600.00       1600
 7521 WARD         1250.00       2850
 7654 MARTIN       1250.00       4100
 7698 BLAKE        2850.00       6950
 7844 TURNER       1500.00       8450
 7900 JAMES         950.00       9400

6 rows selected

通过上面SQL可以看到,分析函数SUM(sal) over(ORDER BY empno)的结果是排序over(ORDER BY empno)后第一行到当前行的所有工资之和。
我们先看一下该语句的PLAN:

Plan hash value: 155210085

------------------------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation		     | Name	 | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time	 |
------------------------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT	     |		 |	 |	 |     2 (100)| 	 |
|   1 |  WINDOW BUFFER		     |		 |     6 |   102 |     2   (0)| 00:00:01 |
|*  2 |   TABLE ACCESS BY INDEX ROWID| EMP	 |     6 |   102 |     2   (0)| 00:00:01 |
|   3 |    INDEX FULL SCAN	     | IDX_EMPNO |    15 |	 |     1   (0)| 00:00:01 |
------------------------------------------------------------------------------------------

Query Block Name / Object Alias (identified by operation id):
-------------------------------------------------------------

   1 - SEL$1
   2 - SEL$1 / EMP@SEL$1
   3 - SEL$1 / EMP@SEL$1

Outline Data
-------------

  /*+
      BEGIN_OUTLINE_DATA
      IGNORE_OPTIM_EMBEDDED_HINTS
      OPTIMIZER_FEATURES_ENABLE('12.1.0.2')
      DB_VERSION('12.1.0.2')
      OPT_PARAM('_b_tree_bitmap_plans' 'false')
      OPT_PARAM('_bloom_filter_enabled' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_extended_cursor_sharing' 'none')
      OPT_PARAM('_gby_hash_aggregation_enabled' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_extended_cursor_sharing_rel' 'none')
      OPT_PARAM('_optimizer_adaptive_cursor_sharing' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_use_feedback' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_unnest_scalar_sq' 'false')
      OPT_PARAM('_px_adaptive_dist_method' 'off')
      OPT_PARAM('_optimizer_dsdir_usage_control' 0)
      OPT_PARAM('_optimizer_adaptive_plans' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_strans_adaptive_pruning' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_null_accepting_semijoin' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_gather_feedback' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_aggr_groupby_elim' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_reduce_groupby_key' 'false')
      OPT_PARAM('_optimizer_nlj_hj_adaptive_join' 'false')
      OPT_PARAM('_fix_control' '8611462:0 14826303:0')
      ALL_ROWS
      OUTLINE_LEAF(@"SEL$1")
      INDEX(@"SEL$1" "EMP"@"SEL$1" ("EMP"."EMPNO"))
      END_OUTLINE_DATA
  */

Peeked Binds (identified by position):
--------------------------------------

   1 - :SYS_B_0 (NUMBER): 30

Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------

   2 - filter("DEPTNO"=:SYS_B_0)

Column Projection Information (identified by operation id):
-----------------------------------------------------------

   1 - (#keys=1) "EMPNO"[NUMBER,22], "EMP".ROWID[ROWID,10], "DEPTNO"[NUMBER,22],
       "ENAME"[VARCHAR2,10], "SAL"[NUMBER,22], SUM("SAL") OVER ( ORDER BY "EMPNO" RANGE
       BETWEEN	UNBOUNDED  PRECEDING  AND  CURRENT ROW )[22]
   2 - "EMP".ROWID[ROWID,10], "EMPNO"[NUMBER,22], "ENAME"[VARCHAR2,10],
       "SAL"[NUMBER,22], "DEPTNO"[NUMBER,22]
   3 - "EMP".ROWID[ROWID,10], "EMPNO"[NUMBER,22]


76 rows selected.

大家请看上面ld=1的语句：

SUM(sal)over(ORDERBYempno)

转换成了如下语句：

SUM("SAL") OVER ( ORDER BY "EMPNO" RANGE BETWEEN	UNBOUNDED  PRECEDING  AND  CURRENT ROW )

这个语句前面的SUM(“SAL”)容易理解,就是对sal求和。后面分为以下三部分：
ORDER BY “EMPNO”:按EMPNO排序。
RANGE:表示这是一个范围开窗。
BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW表示区间从UNBOUNDED PRECEDING(第一行）到CURRENT ROW(当前行）。
为了形象地说明这一点,我们用listagg模拟出每一行是哪些值相加。

SQL> 
SQL> SELECT empno AS 编号,
  2         ename AS 姓名,
  3         sal AS 人工成本,
  4         SUM(sal) over(ORDER BY empno) AS 成本累计,
  5         (select listagg(sal,'+') within group(order by empno) from emp e where deptno = 30and  e.empno<=emp.empno) as 计算公式
  6    FROM emp
  7   WHERE deptno = 30
  8   ORDER BY empno;

   编号 姓名            人工成本       成本累计 计算公式
----- ---------- --------- ---------- --------------------------------------------------------------------------------
 7499 ALLEN        1600.00       1600 1600
 7521 WARD         1250.00       2850 1600+1250
 7654 MARTIN       1250.00       4100 1600+1250+1250
 7698 BLAKE        2850.00       6950 1600+1250+1250+2850
 7844 TURNER       1500.00       8450 1600+1250+1250+2850+1500
 7900 JAMES         950.00       9400 1600+1250+1250+2850+1500+950

6 rows selected

下面是分析函数简写、rows开窗、range开窗、标量方式的累加方法对比,及标量方式的解释。

SELECT empno,
       sal,
       SUM(sal) over(ORDER BY empno) AS 简写,
       SUM(sal) over(ORDER BY empno rows BETWEEN unbounded preceding AND CURRENT ROW) AS row开窗,
       SUM(sal) over(ORDER BY empno RANGE BETWEEN unbounded preceding AND CURRENT ROW) AS range开窗,
       (SELECT SUM(sal) FROM emp b WHERE b.empno <= a.empno) AS 标量,
       '(SELECT SUM(sal)FROM emp b WHERE b.empno<=' || a.empno || ')' AS 标量解释
  FROM emp a
 WHERE deptno = 30
 ORDER BY 1;

在这个案例中,简写、ROW开窗、RANGE开窗、标量几列写法等价。
在没有分析函数的时候,计算累加经常要用这个示例中标量的方式,因为使用标量需要两次访问emp表,会比较慢,是做优化时被改写的目标。
最后一列"标量解释"是每行的计算方式说明,取出来单独执行就是每行的值。
需要注意,本章中各示例语句最后的排序子句只是为了方便大家观察,与分析函数的结果无关.

总结

本章主要是介绍一下常用分析函数在有无空值的情况下，group by写法的差异，以及通过一个简单的累加需求的执行计划，看分析函数到底是怎么改写的！！！

SQL开发实战技巧系列：从执行计划看INEXISTS 和 INNER JOIN效率，我们要分场景不要死记网上结论

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前言
一、组合相关的行
二、从执行计划看IN、EXISTS 和 INNER JOIN效率
三、INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN 、FULL JOIN、自关联解析
总结

前言

本篇文章讲解的主要内容是：从执行计划角度分析IN、EXISTS 和 INNER JOIN效率而不是死记网上结论、表的5种关联：INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN 和 FULL JOIN 解析
【SQL开发实战技巧】这一系列博主当作复习旧知识来进行写作，毕竟SQL开发在数据分析场景非常重要且基础，面试也会经常问SQL开发和调优经验，相信当我写完这一系列文章，也能再有所收获，未来面对SQL面试也能游刃有余~。

一、组合相关的行

相对查询单表中的数据来说，平时更常见的需求是要在多个表中返回数据。比如，显示部门10的员工编码、姓名及所在部门名称和工作地址。

select a.empno,a.deptno,b.dname
from emp a inner join dept b
on(a.deptno=b.deptno)
where a.deptno=10;
EMPNO DEPTNO DNAME
----- ------ --------------
 7782     10 ACCOUNTING
 7839     10 ACCOUNTING
 7934     10 ACCOUNTING

另外有下面写法：

select a.empno,a.deptno,b.dname
from emp a,dept b
where a.deptno=b.deptno
EMPNO DEPTNO DNAME
----- ------ --------------
 7369     20 RESEARCH
 7499     30 SALES
 7521     30 SALES
 7566     20 RESEARCH
 7654     30 SALES
 7698     30 SALES
 7782     10 ACCOUNTING
 7788     20 RESEARCH
 7839     10 ACCOUNTING
 7844     30 SALES
 7876     20 RESEARCH
 7900     30 SALES
 7902     20 RESEARCH
 7934     10 ACCOUNTING

14 rows selected

其中，JOIN的写法是SQL-92的标准，当有多个表关联时，JOIN方式的写法能更清楚地看清各表之间的关系，因此，建议大家写查询语句时优先使用JOIN的写法。

二、从执行计划看IN、EXISTS 和 INNER JOIN效率

下面先创建一个表 emp2.

drop index IDX_ENAME;
DROP TABLE emp2 PURGE ;
CREATE TABLE emp2 AS
SELECT ename,job,sal,comm FROM emp WHERE job ='CLERK';

要求返回与表emp2(empno,job,sal)中数据相匹配的emp(empno,ename,job,sal,deptno)
信息。
有IN、EXISTS、INNER JOIN三种写法。为了加强理解，请大家看一下三种写法及其PLAN(此处用的是Oracle 11g)。

in写法

SQL> explain plan for select empno,ename,job,sal,deptno from emp where (ename,job,sal) in(select ename,job,sal from emp2);

Explained


SQL> select * from table(dbms_xplan.display());

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
Plan hash value: 4039873364
---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    67 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN SEMI    |      |     1 |    67 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| EMP  |    15 |   780 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| EMP2 |     4 |    60 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   1 - access("ENAME"="ENAME" AND "JOB"="JOB" AND "SAL"="SAL")
Note
-----
   - dynamic statistics used: dynamic sampling (level=2)

19 rows selected

exists写法

SQL>  EXPLAIN PLAN FOR SELECT empno,ename,job,sal,deptno FROM emp a
  2  WHERE EXISTS (SELECT NULL
  3  FROM emp2 b
  4  WHERE b.ename = a.ename AND b.job = a.job
  5  AND b.sal = a.sal) ;

Explained


SQL> select * from table(dbms_xplan.display());

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
Plan hash value: 4039873364
---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     1 |    67 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN SEMI    |      |     1 |    67 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| EMP  |    15 |   780 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| EMP2 |     4 |    60 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   1 - access("B"."ENAME"="A"."ENAME" AND "B"."JOB"="A"."JOB" AND
              "B"."SAL"="A"."SAL")
Note
-----
   - dynamic statistics used: dynamic sampling (level=2)

20 rows selected

因为子查询的JOIN列(emp2.ename,emp2.job,ernp2.sal)没有重复行，所以这个查询可以直接改为INNER JOIN。

SQL> EXPLAIN PLAN  FOR  SELECT a.empno,a.ename,a.job,a.sal,a.deptno from emp a
  2  INNER JOIN emp2 b ON (b.ename = a.ename AND b.job = a.job AND b.sal =a.sal);

Explained


SQL> select * from table(dbms_xplan.display());

PLAN_TABLE_OUTPUT
--------------------------------------------------------------------------------
Plan hash value: 166525280
---------------------------------------------------------------------------
| Id  | Operation          | Name | Rows  | Bytes | Cost (%CPU)| Time     |
---------------------------------------------------------------------------
|   0 | SELECT STATEMENT   |      |     4 |   268 |     6   (0)| 00:00:01 |
|*  1 |  HASH JOIN         |      |     4 |   268 |     6   (0)| 00:00:01 |
|   2 |   TABLE ACCESS FULL| EMP2 |     4 |    60 |     3   (0)| 00:00:01 |
|   3 |   TABLE ACCESS FULL| EMP  |    15 |   780 |     3   (0)| 00:00:01 |
---------------------------------------------------------------------------
Predicate Information (identified by operation id):
---------------------------------------------------
   1 - access("B"."ENAME"="A"."ENAME" AND "B"."JOB"="A"."JOB" AND
              "B"."SAL"="A"."SAL")
Note
-----
   - dynamic statistics used: dynamic sampling (level=2)

20 rows selected

或许与大家想象的不一样，以上三个PLAN中JOIN写法利用了HASH JOIN(哈希连接），其他两种运用的都是HASH JOIN SEMI(哈希半连接），说明在这个语句中的IN与EXISTS效率是一样的。所以，在不知哪种写法高效时应查看PLAN,而不是去记固定的结论。

三、INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN 、FULL JOIN、自关联解析

有很多人对这几种连接方式，特别是LEFT JOIN与RIGHT JOIN分不清，下面通过案例来解析一下。
首先建立两个测试用表。

DROP TABLE L PURGE ; DROP TABLE R PURGE;
--左表
CREATE TABLE L AS
SELECT 'left_1'  AS  str ,  '1' AS  v  FROM  dual  UNION  ALL 
SELECT 'left_2'  AS  str ,  '2' AS  v  FROM  dual  UNION  ALL 
SELECT 'left_3'  AS  str ,  '3' AS  v  FROM  dual  UNION  ALL 
SELECT 'left_4'  AS  str ,  '4' AS  v  FROM  dual;
--右表
CREATE TABLE R AS
SELECT 'right_3'  AS  str ,  '3' AS  v,1 as status  FROM  dual  UNION  ALL
SELECT 'right_4'  AS  str ,  '4' AS  v,0 as status  FROM  dual  UNION  ALL
SELECT 'right_5'  AS  str ,  '5' AS  v,0 as status  FROM  dual  UNION  ALL
SELECT 'right_6'  AS  str ,  '6' AS  v,0 as status  FROM  dual;

1、INNER JOIN 的特点

该方式返回两表相匹配的数据，左表的"1、2"以及右表的"5、6"都没有显示。
JOIN写法

SQL> 
SQL> select l.str as left_str, r.str as right_str
  2    from l
  3   inner join r
  4      on (l.v = r.v)
  5   order by 1, 2;

LEFT_STR RIGHT_STR
-------- ---------
left_3   right_3
left_4   right_4

2、LEFTJOIN的特点

该方式的左表为主表，左表返回所有的数据，右表中只返回与左表匹配的数据，"5、6"都没有显示。
join写法：

select l.str as left_str, r.str as right_str
  from l
 left join r
    on (l.v = r.v)
 order by 1, 2;
LEFT_STR RIGHT_STR
-------- ---------
left_1   
left_2   
left_3   right_3
left_4   right_4

加（+）写法

select l.str as left_str, r.str as right_str
  from l, r
    where l.v = r.v(+)
 order by 1, 2;

3、RIGHT JOIN的特点

该方式的右表为主表，左表中只返回与右表匹配的数据"3、4",而"1、2"都没有显示，右表返回所有的数据。
join写法

select l.str as left_str, r.str as right_str
  from l
 right join r
    on (l.v = r.v)
 order by 1, 2;
LEFT_STR RIGHT_STR
-------- ---------
left_3   right_3
left_4   right_4
         right_5
         right_6

加（+）写法

select l.str as left_str, r.str as right_str
  from l, r
    where l.v(+) = r.v
 order by 1, 2;

4、FULL JOIN的特点

该方式的左右表均返回所有的数据，但只有相匹配的数据显示在同一行，非匹配的行只显示一个表的数据。
JOIN写法

select l.str as left_str, r.str as right_str
  from l
 full join r
    on (l.v = r.v)
 order by 1, 2;
LEFT_STR RIGHT_STR
-------- ---------
left_1   
left_2   
left_3   right_3
left_4   right_4
         right_5
         right_6

6 rows selected

FULL JOIN 无(+ )的写法。

5、自关联

表emp中有一个字段mgr,其中是主管的编码（对应于emp.empno),如：
(EMPNO:7698,ENAME:BLAKE)-->(MGR:7839)-->(EMPNO:7839,ENAME:KING),说明BLAKE的主管就是KING
如何根据这个信息返回主管的姓名呢？
这里用到的就是自关联。也就是两次查询表emp,分别取不同的别名，这样就可以当作是两个表，后面的任务就是将这两个表和JOIN连接起来就可以。
为了方便理解，这里用汉字作为别名，并把相关列一起返回。

SELECT 员工.empno AS 职工编码,
       员工.ename AS 职工姓名,
       员工.job   AS 工作,
       员工.mgr   AS 员工表_主管编码,
       主管.empno AS 主管表＿主管编码,
       主管.ename AS 主管姓名
  FROM emp 员工
  LEFT JOIN emp 主管
    ON (员工.mgr = 主管.empno)
 ORDER BY 1;
 职工编码 职工姓名   工作      员工表_主管编码 主管表＿主管编码 主管姓名
----- ---------- --------- -------- -------- ----------
 1001 test                                   
 7369 SMITH      CLERK         7902     7902 FORD
 7499 ALLEN      SALESMAN      7698     7698 BLAKE
 7521 WARD       SALESMAN      7698     7698 BLAKE
 7566 JONES      MANAGER       7839     7839 KING
 7654 MARTIN     SALESMAN      7698     7698 BLAKE
 7698 BLAKE      MANAGER       7839     7839 KING
 7782 CLARK      MANAGER       7839     7839 KING
 7788 SCOTT      ANALYST       7566     7566 JONES
 7839 KING       PRESIDENT                   
 7844 TURNER     SALESMAN      7698     7698 BLAKE
 7876 ADAMS      CLERK         7788     7788 SCOTT
 7900 JAMES      CLERK         7698     7698 BLAKE
 7902 FORD       ANALYST       7566     7566 JONES
 7934 MILLER     CLERK         7782     7782 CLARK

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总结

这一章主要介绍两块，之所以拿出来这两块说是因为：

IN、EXISTS 和 INNER JOIN这三者或则说前两者的效率，博主在日常工作和面试过程中，经常遇到大家斩钉截铁的说in效率远远低于EXISTS 和 INNER JOIN，这类人大都是自己没有亲测，从网上搜了相关信息就记下来了，有些时候，网上的内容并不代表绝对正确，就像网上很多文章说scala的入参不能超过22个参数一样~
其次，表的INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN 、FULL JOIN、自关联这5种关联和简写方式，在工作中也很容易出错，所以在写这篇文章时候，博主自己也做个总结~

以上是关于SQL开发实战技巧系列（十三）：讨论一下常用聚集函数&通过执行计划看sum()over()对员工工资进行累加的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

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