将邻接列表层次结构展平为所有路径的列表

Posted 2023-02-23

【中文标题】将邻接列表层次结构展平为所有路径的列表

【英文标题】：Flatten Adjacency List Hierarchy To A List Of All Paths

【发布时间】：2010-10-20 08:29:03

【问题描述】：

我有一个使用邻接列表模型存储层次信息的表。 （使用自引用键 - 下面的示例。此表可能看起来像 familiar）：

category_id name                 parent
----------- -------------------- -----------
1           ELECTRONICS          NULL
2           TELEVISIONS          1
3           TUBE                 2
4           LCD                  2
5           PLASMA               2
6           PORTABLE ELECTRONICS 1
7           MP3 PLAYERS          6
8           FLASH                7
9           CD PLAYERS           6
10          2 WAY RADios         6

---

将上述数据“扁平化”成这样的最佳方法是什么？

category_id lvl1        lvl2        lvl3        lvl4
----------- ----------- ----------- ----------- -----------
1           1           NULL        NULL        NULL
2           1           2           NULL        NULL
6           1           6           NULL        NULL
3           1           2           3           NULL
4           1           2           4           NULL
5           1           2           5           NULL
7           1           6           7           NULL
9           1           6           9           NULL
10          1           6           10          NULL
8           1           6           7           8

---

每一行都是通过层次结构的一个“路径”，除了每个节点（不仅仅是每个叶节点）都有一行。 category_id 列代表当前节点，“lvl”列是它的祖先。当前节点的值也必须在最右边的 lvl 列中。 lvl1 列中的值将始终表示根节点，lvl2 中的值将始终表示 lvl1 的直接后代，依此类推。

如果可能，生成此输出的方法应使用 SQL，并且适用于 n 层层次结构。

【问题讨论】：

对于 n 层层次结构：是否提前知道 n？

没有。我希望解决方案足够通用以适用于任何层次结构。但是 - 如果 'n' 已知，是否有更优雅的解决方案？

【参考方案1】：

在一个简单的邻接列表中进行多级查询总是涉及到自左连接。制作右对齐表格很容易：

SELECT category.category_id,
    ancestor4.category_id AS lvl4,
    ancestor3.category_id AS lvl3,
    ancestor2.category_id AS lvl2,
    ancestor1.category_id AS lvl1
FROM categories AS category
    LEFT JOIN categories AS ancestor1 ON ancestor1.category_id=category.category_id
    LEFT JOIN categories AS ancestor2 ON ancestor2.category_id=ancestor1.parent
    LEFT JOIN categories AS ancestor3 ON ancestor3.category_id=ancestor2.parent
    LEFT JOIN categories AS ancestor4 ON ancestor4.category_id=ancestor3.parent;

像你的例子一样左对齐有点棘手。想到这个：

SELECT category.category_id,
    ancestor1.category_id AS lvl1,
    ancestor2.category_id AS lvl2,
    ancestor3.category_id AS lvl3,
    ancestor4.category_id AS lvl4
FROM categories AS category
    LEFT JOIN categories AS ancestor1 ON ancestor1.parent IS NULL
    LEFT JOIN categories AS ancestor2 ON ancestor1.category_id<>category.category_id AND ancestor2.parent=ancestor1.category_id
    LEFT JOIN categories AS ancestor3 ON ancestor2.category_id<>category.category_id AND ancestor3.parent=ancestor2.category_id
    LEFT JOIN categories AS ancestor4 ON ancestor3.category_id<>category.category_id AND ancestor4.parent=ancestor3.category_id
WHERE
    ancestor1.category_id=category.category_id OR
    ancestor2.category_id=category.category_id OR
    ancestor3.category_id=category.category_id OR
    ancestor4.category_id=category.category_id;

适用于 n 层层次结构。

抱歉，在邻接列表模型中无法进行任意深度的查询。如果您经常执行此类查询，则应将架构更改为 other models of storing hierarchical information 之一：完全邻接关系（存储所有祖先-后代关系）、物化路径或嵌套集。

如果类别不经常移动（对于像您的示例这样的商店来说通常是这种情况），我会倾向于嵌套集合。

【讨论】：

感谢您的回答。如果数据是使用嵌套集模型存储的，有没有比上面给出的第二个选项更好的方法来获得这个输出？

另外，有什么想法可以提高上面第二个查询的性能吗？

在搜索其他内容时遇到此问题，并想更正一些信息。在使用递归的邻接表模型中可以进行任意深度查询。以 SQL Server 为例，您可以使用 CTE 递归检索所有后代。

【参考方案2】：

如前所述，SQL 没有清晰的方法来实现具有动态变化的列数的表。我之前使用过的仅有的两个解决方案是： 1. 固定数量的 Self-Joins，给出固定数量的列（AS per BobInce） 2. 将结果生成为单个列中的字符串

第二个听起来很怪诞；将 ID 存储为字符串？！但是当输出被格式化为 XML 什么的时候，人们似乎并没有那么在意。

同样，如果您想加入 SQL 中的结果，这也没什么用。如果要将结果提供给应用程序，它可能非常合适。然而，就个人而言，我更喜欢在应用程序中进行扁平化而不是 SQL

我被困在一个 10 英寸的屏幕上，无法访问 SQL，所以我无法提供测试代码，但基本方法是以某种方式利用递归； - 递归标量函数可以做到这一点 - MS SQL 可以使用递归 WITH 语句来做到这一点（更高效）

标量函数（类似）：

CREATE FUNCTION getGraphWalk(@child_id INT)
RETURNS VARCHAR(4000)
AS
BEGIN

  DECLARE @graph VARCHAR(4000)

  -- This step assumes each child only has one parent
  SELECT
    @graph = dbo.getGraphWalk(parent_id)
  FROM
    mapping_table
  WHERE
    category_id = @child_id
    AND parent_id IS NOT NULL

  IF (@graph  IS NULL)
    SET @graph = CAST(@child_id AS VARCHAR(16))
  ELSE
    SET @graph = @graph + ',' + CAST(@child_id AS VARCHAR(16))

  RETURN @graph

END


SELECT
  category_id                         AS [category_id],
  dbo.getGraphWalk(category_id)       AS [graph_path]
FROM
  mapping_table
ORDER BY
  category_id

我已经有一段时间没有使用递归 WITH了，但我会尝试一下语法，即使我这里没有 SQL 来测试任何东西:)

递归与

WITH
  result (
    category_id,
    graph_path
  )
AS
(
  SELECT
    category_id,
    CAST(category_id AS VARCHAR(4000))
  FROM
    mapping_table
  WHERE
    parent_id IS NULL

  UNION ALL

  SELECT
    mapping_table.category_id,
    CAST(result.graph_path + ',' + CAST(mapping_table.category_id AS VARCHAR(16)) AS VARCHAR(4000))
  FROM
    result
  INNER JOIN
    mapping_table
      ON result.category_id = mapping_table.parent_id
)

SELECT
  *
FROM
  result
ORDER BY
  category_id

编辑 - 两者的输出相同：

1   '1'
2   '1,2'
3   '1,2,3'
4   '1,2,4'
5   '1,2,5'
6   '1,6'
7   '1,6,7'
8   '1,6,7,8'
9   '1,6,9'

【讨论】：

谢谢。这两种方法都有效（除了您上面提到的差异），但 SQL 确实需要一些调整。如果你有机会，请更新它（并请包括输出）。我会，但我还不能编辑你的答案。

【参考方案3】：

遍历任意深度的树通常涉及递归过程代码，除非您利用某些 DBMS 的特殊功能。

在 Oracle 中，如果您使用邻接表，CONNECT BY 子句将允许您以第一顺序深度遍历树，就像您在此处所做的那样。

如果你使用嵌套集合，左边的序号会为你提供访问节点的顺序。

【参考方案4】：

实际上可以在存储过程中使用动态 SQL 来完成。然后，您将受限于存储过程可以做的事情。显然，将结果执行到一个不知道有多少列的临时表中是一个挑战。但是，如果目标是输出到网页或其他 UI，那么这可能是值得的……