T-SQL 之 公用表表达式（CTE）

Posted 2020-08-04 Now,DayBreak

　　在编写T-SQL代码时，往往需要临时存储某些结果集。在CTE之前常用的两种临时存储结果集为：临时表和表变量。除此之外，还可以使用公用表表达式的方法。

　　公用表表达式(Common Table Expression，CTE)是SQL Server2005版本的引入的一个特性。CTE可以看作是一个临时的结果集，可以再接下来来的一个SELECT，INSERT，UPDATE，DELETE，MERGE 语句中多次引用。使用公用表达式CTE可以让语句更加清晰简练。

一、三种方式的对比

　　1、临时表：需要在临时数据库TempDB中通过I/O操作来创建表结构，一旦用户退出 SQL Server 环境则自动被删除。

　　2、表变量：在内存中以表结构的形式存在，其定义与变量一致，其使用与表类似，不需要产生I/O。

　　3、CTE：定义在内存中保存的临时存储结果集对象，不产生I/O，不需要按照表变量这样定义，使用方法和表类似。可以自己引用，也可以在查询中被多次引用。

二、关键字“ WITH AS ”

　　WITH AS-做子查询部分(subquery factoring)。

　　它用于定义一个SQL片段，该片段会被是整个SQL语句所用到。如果WITH AS所定义的表名被调用两次以上，则优化器会自动将WITH AS所获取的数据放入临时表里，如果只是被调用一次，则不会。可以通过 materialize 将WITH AS短语里的数据强制放入全局临时表里。

　　WITH AS可以被紧跟着的一条SQL语句所使用多次，但不能被紧跟着的多条SQL语句使用。

WITH B AS 
(
    SELECT * FROM xxx WHERE Id > 5
)
SELECT * FROM B

三、CTE的定义

　　CTE的定义语法如下，主要包括3个部分。

　　1、Expression_name：CTE表达式的名称。

　　2、Column_name：列名列表。

　　3、CTE_query_definition：定义CTE结果集的 SEECT 查询语句

WITH expression_name [(column_name [,...n] )]
AS
( 
    CTE_query_definition 
)

　　根据微软对CTE好处的描述，可以归结为四点:

　　[1] 可以定义递归公用表表达式(CTE)；

　　[2] 当不需要将结果集作为视图被多个地方引用时，CTE可以使其更加简洁；

　　[3] GROUP BY语句可以直接作用于子查询所得的标量列；

　　[4] 可以在接下来的一个 SELECT 语句中多次引用公用表表达式(CTE)；

　　按照是否递归，可以将公用表（CTE）表达式分为递归公用表表达式和非递归公用表表达式.

三、非递归公用表表达式(CTE)：

　　非递归公用表表达式（CTE）是查询结果仅仅一次性返回一个结果集用于外部查询调用。并不在其定义的语句中调用其自身的CTE。

　　非递归公用表表达式（CTE）的使用方式和视图以及子查询一致。

　　比如一个简单的非递归公用表表达式:

WITH CTE_Test
AS
(
    SELECT * FROM User
)
SELECT * FROM CTE_Test;

　　CTE 可以在接下来一条语句中多次引用:

    WITH CTE_Test
　　AS
　　(
    　　SELECT * FROM User
　　)
　　SELECT * FROM CTE_Test AS a　　--第一次引用
　　INNER JOIN  CTE_Test AS b　　　 --第二次引用
　　ON a.Id = b.Id
　　ORDER BY a.Id DESC

　　以上引用了多次，但是都在一条 SELECT 语句中，可以正常执行。

　　如果多条语句引用，如下面这样，是会报错的。

    WITH CTE_Test
　　AS
　　(
    　　SELECT * FROM User
　　)
　　SELECT * FROM CTE_Test; 

　　SELECT * FROM CTE_Test; //对象“CTE_Test”不存在

　　由于CTE只能在接下来一条语句中使用，因此，当需要接下来的一条语句中引用多个CTE时，可以定义多个，中间用逗号分隔,下面是一次定义多个CTE的例子：

WITH CTE_Test1
AS
(
    SELECT * FROM table1
),
CTE_Test2
AS
(
    SELECT * FROM table2
)
SELECT * FROM CTE_Test1
UNION
SELECT * FROM CTE_Test2

 

四、递归公用表表达式(CTE)：

　　递归公用表表达式很像派生表（Derived Tables ），指的是在CTE内的语句中调用其自身的CTE。与派生表不同的是，CTE可以在一次定义多次进行派生递归。对于递归的概念，是指一个函数或是过程直接或者间接的调用其自身。要构成递归函数，需要两部分：第一部分是基础部分，返回固定值，也就是告诉程序何时开始递归；第二部分是循环部分，是函数或过程直接或者间接调用自身进行递归。

　　对于递归公用表达式来说，实现原理也是相同的，同样需要在语句中定义两部分：

　　[1] 基本语句；

　　[2] 递归语句；

　　先建一张表栏目表如下，栏目Id，栏目名称，栏目的父栏目。

　　

　　现在使用CTE查询其每个栏目是第几层栏目的代码如下：

WITH COL_CTE(Id,Name,ParentId,tLevel )
AS
(
    --基本语句
    SELECT Id,Name,ParentId,0 AS tLevel FROM Col
    WHERE ParentId = 0
    UNION ALL
    --递归语句
    SELECT c.Id,c.Name,c.ParentId,ce.tLevel+1 AS tLevel FROM COL as c 
    INNER JOIN COL_CTE AS ce 　　--递归调用
    ON c.ParentId = ce.Id
)

SELECT * FROM COL_CTE

　　输出结果如下：

　　

　　0表示顶级栏目。1就是1级栏目。语法非常优雅。就一个SELECT * FROM COL_CTE。这正是CTE强大的地方，当然，越强大的力量，就需要被约束。如果使用不当的话，递归CTE可能会出现无限递归。从而大量消耗SQL Server的服务器资源。因此，SQL Server提供了OPTION选项( OPTION(MAXRECURSION 2) )，可以设定最大的递归次数。

　　如将上面的查询语法改为：

WITH COL_CTE(Id,Name,ParentId,tLevel )
AS
(
    --基本语句
    SELECT Id,Name,ParentId,0 AS tLevel FROM Col
    WHERE ParentId = 0
    UNION ALL
    --递归语句
    SELECT c.Id,c.Name,c.ParentId,ce.tLevel+1 AS tLevel FROM COL as c 
    INNER JOIN COL_CTE AS ce 
    ON c.ParentId = ce.Id
)

SELECT * FROM COL_CTE
OPTION(MAXRECURSION 2)　　--指定最大递归次数为2

 

　我们知道在上面的查询中，要查到天河区新闻最少要递归3次，但是现在只递归2次，运行是什么结果呢？

　　

　　提示信息如下：

　　消息 530，级别 16，状态 1，第 1 行
　　语句被终止。完成执行语句前已用完最大递归 2。

 　　CTE是一种十分优雅的存在。CTE所带来最大的好处是代码可读性的提升,这是良好代码的必须品质之一。使用递归CTE可以更加轻松愉快的用优雅简洁的方式实现复杂的查询。