SQL 中的优先级队列

Posted 2023-05-08

【中文标题】SQL 中的优先级队列

【英文标题】：Priority queue in SQL

【发布时间】：2013-05-21 00:53:11

【问题描述】：

我正在实施一个具有多个优先级的排队系统。 我想要一个查询，它可以返回 X 行，每个优先级至少 Y 行。

例如：

假设队列有 3 个优先级（高、中和低），我希望每个优先级分别有 3、2 和 1 行。

如果表格如下所示：

-----------------
| Id | Priority |
-----------------
|  1 |     High |
|  2 |     High |
|  3 |     High |
|  4 |     High |
|  5 |   Medium |
|  6 |   Medium |
|  7 |      Low |
-----------------

联合起来的三个简单查询将返回 (1, 2, 3, 5, 6, 7)。

SELECT TOP 3 Id FROM tbl WHERE Priority = 'High' UNION
SELECT TOP 2 Id FROM tbl WHERE Priority = 'Medium' UNION
SELECT TOP 1 Id FROM tbl WHERE Priority = 'Low'

但是，当表没有包含足够的特定优先级时，就会出现问题：

-----------------
| Id | Priority |
-----------------
|  1 |     High |
|  2 |     High |
|  3 |     High |
|  4 |     High |
|  5 |   Medium |
|  6 |      Low |
|  7 |      Low |
-----------------

我想让它返回 (1, 2, 3, 4, 5, 6)。 使用最高优先级来填补空白（在这种情况下，使用第 4 高行，因为没有足够的媒介）。

是否有可以适应这种情况的查询，或者我会在我的应用程序内部而不是在 SQL 级别进行更好的过滤？

【问题讨论】：

您会一直分别需要 3、2、1，还是会以某种方式对其进行参数化？

@Damien_The_Unbeliever：数量将是静态的（不一定是 3、2、1），因此不需要将它们作为参数。

【参考方案1】：

您始终可以编写一个在 for 循环中执行此操作的存储过程（3 次，每个优先级一个，从最低优先级开始），并且在每次迭代时，动态调整要在下一次迭代中返回的值的数量（更高优先级）如果这一项不够。

动态地我的意思是：

SELECT TOP (@count) * FROM SomeTable

count 在之前的迭代中根据需要进行了调整。

在应用程序逻辑中使用它的问题是，您要么必须获取更多数据（TOP 中使用的最大计数器的 3 倍），这样您才能有足够的数据来填充您的插槽，或者您必须再次与您的数据库通信。

对于小数字，预防性的额外提取并不重要。我的偏好是将它放在存储过程中。

但这里有许多变量起作用：您获取的单个行的大小、您搜索的表及其索引的大小、您的程序架构、网络配置、计数器值、优先级数等。等。

【参考方案2】：

假设您使用的是 SQL Server 2005 或更高版本，嵌套 CTEs 和排名函数的组合应该能够解决问题：

;with A as 
(
select top 3 * from tbl where priority = 'High'
),
A1 as 
(
select id, priority from (
select * from A
union all
select top 2 id, priority from (select *,
ROW_NUMBER() over (order by case when priority = 'Medium' then 1 else 2 end) as ranker
from tbl where priority in ('High', 'Medium') and id
not in (select id from A))Z order by ranker asc
) X
),
A2 as (
select id, priority from (
select * from A1
union all
select top 1 id, priority from (select *, 
ROW_NUMBER() over (order by case when priority = 'Low' then 1 else 2 end) as ranker
from tbl where priority in ('High', 'Low') and id
not in (select id from A1))Z order by ranker asc
) X
)
select * from A2
order by id

【参考方案3】：

此查询将为您提供最多 3 个低优先级、最多 6 个中等优先级和最多 9 个高优先级。如果没有足够的低优先级项目来填满队列，则使用下一个最高优先级。

;WITH PriorityRanks AS (
  SELECT
    ID,
    Priority,
    ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY Priority ORDER BY ID ASC) as [Rank]
  FROM PriorityQueue
)
, LowPriority AS (
  SELECT
    ID,
    Priority,
    ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY ID ASC) as [Rank]
  FROM PriorityRanks
  WHERE Priority = 'Low'
    AND [Rank] <= 3
)
, MediumPriority AS (
  SELECT
    ID,
    Priority,
    ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY ID ASC) as [Rank]
  FROM PriorityRanks pq
  WHERE pq.Priority = 'Medium'
    AND [Rank] <= 6
      - (SELECT ISNULL(MAX([Rank]), 0) FROM LowPriority)
)
, HighPriority AS (
    SELECT
      ID,
      Priority
    FROM PriorityRanks pq
    WHERE pq.Priority = 'High'
      AND [Rank] <= 9
        - (SELECT ISNULL(MAX([Rank]), 0) FROM LowPriority)
        - (SELECT ISNULL(MAX([Rank]), 0) FROM MediumPriority)
)
SELECT ID, Priority FROM LowPriority
UNION ALL
SELECT ID, Priority FROM MediumPriority
UNION ALL
SELECT ID, Priority FROM HighPriority

编辑：抱歉，我刚刚注意到您希望最高优先级来填补空白。修改应该不会太难，但是如果您有问题，请发表评论，我会帮助您。

【参考方案4】：

我采用了基于 CTE 的方法，希望每个步骤都能展示我所遵循的思考过程：

declare @t table (Id int not null, Priority varchar(6) not null)
insert into @t (Id,Priority) values
(1,'High'),
(2,'High'),
(3,'High'),
(4,'High'),
(5,'Medium'),
(6,'Low'),
(7,'Low')

--We want 6 rows. We'd like to get 1 low, if available, and 2 mediums, if available
; with NumberedRows as (
    select
        Id,Priority,
        ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY Priority ORDER BY Id) as rn,
        CASE Priority WHEN 'High' then 1 WHEN 'Medium' THEN 2 ELSE 3 END as NumPri
    from @t
), Selection as (
    select Id, Priority, NumPri,
        CASE
            WHEN NumPri = 3 and rn <= 1 THEN 1
            WHEN NumPri = 2 and rn <= 2 THEN 2
            WHEN NumPri = 1 THEN 3
            WHEN NumPri = 2 THEN 4
            ELSE 5 --Low, rn>1
        END as Preference
    from NumberedRows
), Chosen as (
    select top 6 * from Selection order by Preference
)
select * from Chosen order by NumPri,Id

（附带说明，请注意，我的代码顶部的示例数据所采用的格式与您问题中的表格一样多 - 但它实际上可以在脚本中使用）

如果要选择的项目数量不同，那么您需要更改：

WHEN NumPri = 3 and rn <= 1 THEN 1
WHEN NumPri = 2 and rn <= 2 THEN 2

（更改 rn 值）和：

select top 6 * from Selection order by Preference

（将其更改为总共需要多少个）

另外请注意，您说想要 3 个高优先级项目并不重要 - 没关系，因为如果没有足够的低优先级值可以找到，高优先级项目将用作填充物。