在有序数据表中实现多记录上移下移置顶置底算法思路

Posted 2021-02-10 jyginger

1. 引言

   数据库应用中常需要在一个有序数据子集中，对指定的若干条记录进行上下移动。例如，管理员需要对新闻列表中的若干条新闻置顶，考试出卷时需要对选定题目进行上下移动重排顺序，等等。

   总的应该场景在数据表中可以概括为如下模型：

   数据表 TblData(id,fid,rank)，id表示记录的唯一标识，fid指记录的父节点，rank代表父节点下兄弟的前后顺序，依次从1递增，没有空隙。

   问题是要对相同fid下选中的若干个节点进行上下移动，如图1中的2个示例：

   

   图 1 上移操作示例图

   左侧示例是对第5、6两个连续的记录上移，右侧示例是对第4和6个有间隔的记录上移。上移后，要移动的记录间的间隔保持不变。现实中，选中记录的位置和数量都是随机的，移动方向有“上移”1位，“下移”1位，“置顶”和“置底”。该需求进入存储过程的参数可归结为  PROCEDURE Reorder(OUT out_errno INT, IN in_ids TEXT, IN in_n INT UNSIGNED, IN in_direction)，其中，out_errno 用于返回状态码，in_ids 是要移动的多个 id，以“,”分隔；in_n 是要移动的 id 数量；in_direction 是移动方向，取值是"up","down","top","bottom"。

2. 上移操作

   以块为单位的上移

   以向上移动（上移或置顶）为例（如图2所示），将连续的记录看作一个块，按升序依次对各块进行上移操作。示例中有3个块，因此需要移动3次。

   

   图2 上移操作块示意图

   特定块的上移

   对具体的块的移动，需要确定移动的步长(step)和块中的记录数(size)。通过第1块可以确定移动的步长，并且该步长对所有块都适用，即，所有块移动的步长都和第1块相同。图2中，如果进行“上移”，则移动的步长是 step = 1；如果进行“置顶”，则移动的步长是 step = 4。不同块中的记录数可能不同。图2中第1块的记录是5和6，因此记录数是 size = 2。

   以块1的“置顶”操作为例（如图3所示）。以要移动的记录5作为基准点，current=5，对其上面步长范围内的记录下移，并对其下面块中记录数范围内的记录上移，即，对[current-step,current-1]范围的记录作下移 (+size)，对[current,current+size-1]范围的记录上移 (-step)。

    

   图3 特定块的上移示意图

   该过程通过1条SQL语句可以实现：

   UPDATE TblData
   SET rank=rank+IF(rank<current,size,-step)
   WHERE fid=l_fid -- 其中，l_fid 是指记录共同的父节点编号
   AND rank BETWEEN current-step AND current+size-1
   

3. 下移操作

   下移过程和上移过程类似，区别是移动要从下面的块开始（即，编号大的块），与下面的记录进行交换（如图4所示）。

   

   图4 特定块的下移示意图

4. 以块为操作单位的可选方案

   从前文可以看出，确定移动步长(step)和块内记录数(size)起到关键作用。 移动步长根据第1块（上移操作）或最后1块（下移操作）很容易确定。 但对于块内记录数却不那么容易，需要设置游标判断相邻两条记录是否连续，是否有间隙，还要进行记数，并在存在间隙时需要暂停，转去执行具体块的移动操作。 可选方案是对要移动的记录不作分块处理，即每条要移动的记录都看作一个块进行移动。 这样带来的后果是：
   • 图2示例中，若按块移动，则需移3次（因为有3个块需要上移）；若不分块移动，则需移动4次（因为有4条记录需要上移）。移动次数取决于块数和记录数的区别。
   • 图2示例中，若按块移动，则需要确定每1块的记录数（第1块是2，第2和3块都是1）；若不分块移动，则不需要确定每块记录数，或可以看成每块记录数都是1。是否省去了统计块内记录数的区别。
   • 效率上，主要取决于块数和记录数；逻辑上，后者更简单清晰。因此，本人倾向后者。

5. 完整实现代码

   使用mysql存储过程实现上述功能，参考代码如下。假设传入参数在数据库外的合法性已经保证，数据库内的合法性需要验证；假设要移动的记录数大于0；假设数据表中记录都是有序连续的。
   DROP PROCEDURE IF EXISTS Reorder;
   CREATE PROCEDURE Reorder(
     OUT out_errno INT,
     IN in_ids TEXT,
     IN in_n INT UNSIGNED,
     IN in_direction VARCHAR(16)
   )
   -- block0 是整个程序最外层的范围，其中还包含 block1（检测合法性） 和 block2（实际移动操作）
   block0: BEGIN
     DECLARE
         l_rank_max,  -- 用于记录最大Rank值，也即记录总数
         l_fid            -- 用于记录父节点编号
     INT UNSIGNED;
     -- block1 对传入参数在数据库端合法性进行检测
     block1: BEGIN
       -- 将要移动的记录存入临时表 t0(id,rank,processed)
       -- 其中，processed用于block2中循环处理待移动记录的标记
       IF TRUE THEN 
         DROP TEMPORARY TABLE IF EXISTS t0;
         SET @sql = CONCAT(‘
           CREATE TEMPORARY TABLE t0
           SELECT id, rank,‘no‘ processed
           FROM TblData 
           WHERE id IN(‘,in_ids,‘)
           ORDER BY rank ‘,IF(in_direction IN(‘up‘,‘top‘),‘ASC‘,‘DESC‘),‘   -- 要移动的记录，若上移，则按rank升序排列，否则降序
         ‘);
         PREPARE s FROM @sql;EXECUTE PREPARE s;DEALLOCATE PREPARE s;
       END IF;
       -- 101 检测要移动的记录是否都存在
       IF (SELECT COUNT(id) FROM t0)<>in_n THEN
         SET out_errno = 101;
         LEAVE block0;
       END IF;
       -- 102 要移动的记录都隶属于同一父节点
       IF (
         SELECT COUNT(DISTINCT fid) FROM t0
       )>1 THEN 
         SET out_errno = 102;
         LEAVE block0;
       END IF;
       SET l_fid = (SELECT fid FROM t0 LIMIT 1);
       SET l_rank_max = (SELECT MAX(rank) FROM TblData WHERE fid=l_fid);
   
       IF in_direction IN(‘up‘,‘top‘) THEN
         -- 103 如果上移，是否已经在顶端
         IF (
           SELECT rank=1 FROM t0 
           LIMIT 1
         ) THEN 
           SET out_errno = 103;
           LEAVE block0;
         END IF;
       ELSE
         -- 104 如果下移，是否已经在底端
         IF (
           SELECT rank=l_rank_max
           FROM t0 
           LIMIT 1
         ) THEN 
           SET out_errno = 104;
           LEAVE block0;
         END IF;
       END IF;
     END block1;
   
     block2: BEGIN
       DECLARE l_step, l_size, l_current INT UNSIGNED;
       SET l_size = 1; 
       IF in_direction IN(‘up‘,‘top‘) THEN
         -- 上移操作
         SET l_step = IF(
           in_direction=‘up‘,
           1,
           (SELECT rank-1 FROM t0 LIMIT 1)
         );
         myloopup: LOOP
           -- 所有要移动的记录都已经处理完
           IF NOT (
             SELECT id FROM t0
             WHERE processed=‘no‘
             LIMIT 1
           ) THEN 
             LEAVE myloopup;
           END IF;
           -- 对要移动的记录 t0.processed=‘no‘ 的记录进行上移 
           SET l_current = (SELECT rank FROM t0 WHERE processed=‘no‘ LIMIT 1);
           UPDATE TblData
           SET rank=IF(rank<l_current,+l_size,-l_step)
           WHERE fid=l_fid
           AND rank BETWEEN l_current-l_step AND l_current+l_size-1;
           -- 设置标记位，表示已经处理过
           UPDATE t0 SET processed=‘yes‘ WHERE processed=‘no‘ LIMIT 1;
         END LOOP myloopup;
       ELSE
         -- 下移操作
         SET l_step = IF(
           in_direction=‘down‘,
           1,
           (SELECT l_rank_max-rank FROM t0 LIMIT 1)
         );
         myloopdown: LOOP
           IF NOT(
             SELECT id FROM t0
             WHERE processed=‘no‘
             LIMIT 1
           ) THEN 
             LEAVE myloopdown;
           END IF;
           SET l_current = (SELECT rank FROM t0 WHERE processed=‘no‘ LIMIT 1);
           UPDATE TblData
           SET rank=rank+IF(rank>=l_current,-l_size,+l_step)
           WHERE fid=l_fid
           AND rank BETWEEN l_current-l_size+1 AND l_current+l_step;
           -- 设置标记位，表示已经处理过
           UPDATE t0 SET processed=‘yes‘ WHERE processed=‘no‘ LIMIT 1;
         END loop myloopdown;
       END IF;
       SET out_errno = 0; -- 表示移动完成
     END block2;
   END block0
   
   上述源代码中，上移和下移的过程可以合并，但展示的逻辑会略复杂，相对难理解。读者若希望合并，可自行改写代码。