MySQL8.0新特性学习笔记（二）：窗口函数
目录
一，简介
二，窗口函数的两种写法
三，窗口表达式语法
1，PARTITION BY子句
2，ORDER BY子句
3，frame子句
四，窗口函数介绍
1，序号函数：row_number()，rank()，dense_rank()
2，分布函数：percent_rank() / cume_dist()
3，前后函数：lead() / lag()
4，头尾函数：first_val() / last_val()
5，其他函数：nth_value() / nfile()
6，原生聚合函数
MySQL8.0引入的窗口函数，可以比较方便的实现一些分析和统计功能，这些功能不用窗口函数也能实现，不过实现的sql可能会比较复杂。
一，简介
什么是窗口函数
窗口函数引入的其实不只是几个函数，而是一套完整的语法，窗口函数是此语法中的一部分。
语法：
窗口函数 over 窗口表达式。
over是窗口函数语法的关键字。
从语法上来看，窗口函数的使用实际上分为两部分：窗口函数和窗口。
窗口函数在sql中往往使用在查询结果中，返回一列值，就像查询一个字段一样。
窗口
从数据结构上来看，要使用窗口函数，首先我们要有一个窗口，所谓窗口，个人理解是一个数据集，数据集的内容可以类比group by分组之后的一组数据，只不过在使用了窗口函数的sql中，每一行记录都有一个自己的窗口，每行记录所对应的窗口，内容类比group by分组后该行所在的那组。当然这里不是用group by关键字分组了，是在窗口表达式里用专门的语法分组。
窗口函数
定义好了窗口，我们就可以使用窗口函数来对窗口里的数据进行汇总或分析，得到我们想要的那个数据。
MySQL8.0新增了一大堆窗口函数：
- 序号函数：row_number() / rank() / dense_rank()
- 分布函数：percent_rank() / cume_dist()
- 前后函数：lead() / lag()
- 头尾函数：first_val() / last_val()
- 其他函数：nth_value() / nfile()
另外，MySQL原有的一些聚合函数也可以用在窗口函数的语法中，当做窗口函数使用，比如sum(),avg(),max(),min(),count()等，其实这也很好理解，这些聚合函数本来就是基于分组来操作的，和窗口函数基于窗口来操作其实差不多。
窗口函数和聚合函数相同点和不同点
窗口函数和聚合函数都是基于分组的，窗口函数在窗口表达式中分组，聚合函数在group by语法中分组。
聚合函数会导致返回的行数被汇总和减少，每组一行。窗口函数不影响返回值的行数，原来有几行，用了窗口函数也还是几行，多一个字段而已。
聚合函数可以作为窗口函数在窗口函数的语法中使用。
二，窗口函数的两种写法
1，over关键字后直接定义窗口：
select
row_number() over (partition by user_no order by amount desc),
order_id
from order_tab;2，over关键字后使用窗口别名：
select
row_number() over w,
order_id
from order_tab
WINDOW w AS (partition by user_no order by amount desc);此时w就是窗口的别名。
三，窗口表达式语法
下面具体看一下窗口表达式的语法。
窗口表达式中可以写三个子句：
1，PARTITION BY子句
PARTITION BY子句是用来分组的，从字面上来看，应该叫分区。理解上可以类比group by。
某行记录所在的分区就是这行对应的窗口。一个窗口可以包含多行，就像group by分的组一样。
使用的语法是：
PARTITION BY
[{, …}]
其中的expression表达式，可以是列名，也可以是某个计算结果。如果是列名，就代表简单的按照列的值分区。
可以支持按照多个表达式或列来分区。
根据每行记录的值，可以确定每行属于哪个分区，也就是哪个窗口。
2，ORDER BY子句
order by子句是排序用的，决定了属于同一个窗口的行记录的排序方式。语法很简单：
ORDER BY
[ASC|DESC] [{, …}]
和MySQL中原有的order by关键字意思差不多。原有的order by关键字是所有查询结果一起排序，窗口函数的order by子句是对某个窗口中的行记录进行排序。
3，frame子句
frame子句定义了窗口中的一个子窗口，子集。这个稍微麻烦点，语法是：
frame_unit {
| }
frame_unit有两种选择，ROWS和RANGE，ROWS代表按起止位置标识子集，RANGE代表按起止值标识子集。
frame_start标识子窗口的开始位置，结束位置默认是当前行。
frame_between是用BETWEEN AND关键字来标识子窗口的起止位置。
可以标识位置或值的语法有：
- CURRENT ROW。当前行。
- UNBOUNDED PRECEDING。分区中的第一行。
- UNBOUNDED FOLLOWING。分区中的最后一行。
- expr PRECEDING。当前行减去expr的值。
- expr FOLLOWING。当前行加上expr的值。
举例：
rows BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING上面的表达式代表窗口范围前一行到后一行，一共三行记录。
rows UNBOUNDED FOLLOWING上面的表达式代表窗口范围是当前行到分区中的最后一行。
rows BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND UNBOUNDED FOLLOWING上面的表达式代表窗口范围是当前分区中所有行，整个frame子句都不写的时候也是这个效果。
四，窗口函数介绍
1，序号函数：row_number()，rank()，dense_rank()
序号函数的作用是显示分区中每行的行号。
三者的区别在于，当排序字段相同时，三个函数的处理结果不同：
- row_number()：排序字段相同时，行号随机排，下一行行号正常加1。显然此函数得到的行号是连续的。
- rank()：排序字段相同时，行号相同，下一行行号按照排名确定。这个逻辑比较像是现实中的排名规则，当出现并列冠军时，第三个人排名第三，没有亚军。显然此函数得到的行号是不连续的。
- dense_rank()：排序字段相同时，行号相同，下一行行号顺序加1。也就是出现冠军时，第三个人排名是第二。显然此函数得到的行号是连续的。
2，分布函数：percent_rank() / cume_dist()
分布函数得到的是一个百分比，计算公式用到rank()函数。
percent_rank()
实际计算公式：(rank()-1)/(rows-1)
其中rank()是rank()函数得到的结果，rows是分区行数。
这个函数想要表达的功能好像不是特别好理解，强行解释一下就是这样的：如果用一条线段表示分区的列表集合，此函数得到的就是每行在线段中的起始位置。
cume_dist()
实际计算公式：rank()/rows
这个函数的含义比较好理解一点，就是小于等于自己排名的行占总行数的比例。
3，前后函数：lead() / lag()
lead (expr,n)代表当前行前面第n行记录的expr表达式（或字段值）。
lag(expr,n)代表当前行后面的第n行记录的expr表达式（或字段值）。
比如lead (add_time,1)就代表当前行前面一行的add_time字段。
这两个函数是基于排序的。
4，头尾函数：first_val() / last_val()
first_val(expr)代表分区第一行记录的expr表达式（或字段值）。
last_val (expr)代表分区最后一行记录的expr表达式（或字段值）。
这两个函数是基于排序的。
5，其他函数：nth_value() / nfile()
nth_value(expr,n)代表区间第n条记录的expr表达式（或字段值）。
比如：nth_value(amount,2)代表区间第二行的amount字段。
nfile(n)代表把区间列分为n个组，返回组号。
注意：
这个分组只能是尽量平均，但有时候不能完全平均，比如分区内有7条数据，用nfile(3)分三组，记录的组号就会是：1,1,1,2,2,3,3。
6，原生聚合函数
比如sum(),avg(),max(),min(),count()等聚合函数，起的作用和他们之前的功能基本相同。
完
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MySQL8.0新特性学习笔记（五）：JSON格式简介和JSON函数详解
MySQL8.0新特性学习笔记（六）：新特性介绍