MySQL实现排名/分组排名/合计（8.0窗口函数rank/dense_rank、5.6/5.7自行模拟）

读完本文，您将掌握：

• MySQL查询时直接显示排名/分组排名/分组合计的方法，支持5.6/5.7/8.0版本
• MySQL 8.0中rank()和dense_rank()的用法与区别
• MySQL 8.0的window窗口函数用法
• MySQL 变量的一些用法

更多MySQL函数介绍，可查看《MySQL函数和运算符》

目标效果

模拟数据如下：

DROP TABLE IF EXISTS `test_sum`;
CREATE TABLE `test_sum` (
  `year` SMALLINT NOT NULL,
  `province` VARCHAR(32) NOT NULL,
  `num` INT UNSIGNED NOT NULL
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COLLATE=utf8mb4_unicode_ci;
INSERT INTO `test_sum` (`year`,`province`,`num`) VALUES
(2018,'北京',1),
(2018,'上海',3),
(2018,'浙江',7),
(2019,'北京',5),
(2019,'上海',5),
(2019,'浙江',11);

目标实现三个场景：

• 结果集会显示全局排名
  

  排名分有间隔和无间隔两种情况：主要区别为出现并列排名后，下一个排名是按行号，还是在上一个排名后+1

• 结果集分几个组后独立排名
  
• 结果集分几个组后显示每行数据、和合计值
  

实现方案

因为不同MySQL版本，实现方案有所不同，下面分开介绍方案。

小提示：判断MySQL函数在哪个版本支持，可以在MySQL官方的《函数和运算符参考文档》中查找、对比不同版本。

MySQL 8.0

MySQL 8.0提供了窗口函数¹。其实现的核心，通过window获取结果集、在window中可以指定排序和分组，然后主查询通过over连接window结果集，进行相应运算。窗口函数包括排名等函数。

全局排名

只要使用内置的rank()、dense_rank()函数²即可。

SELECT *,
	ROW_NUMBER() OVER w AS '行号',
	RANK()       OVER w AS '排名-有间隔',
	DENSE_RANK() OVER w AS '排名-无间隔'
FROM `test_sum` 
WINDOW w AS (ORDER BY `num`);

WINDOW和OVER是窗口函数的主要特征。

分组排名

分组排名的实现，与上面全局排名的区别，仅仅是WINDOW中增加了PARTITION：

SELECT *,
	ROW_NUMBER() OVER w AS '行号',
	RANK()       OVER w AS '排名-有间隔',
	DENSE_RANK() OVER w AS '排名-无间隔'
FROM `test_sum`
WINDOW w AS (partition by `year` ORDER BY `num`)

合计

SELECT *, SUM(`num`) over w AS '分组合计'
FROM `test_sum` 
WINDOW w AS (partition by `year`)
ORDER BY `year`, `province`

窗口函数下的分组合计，和之前理解的group分组有所不同，区别在于合计函数并不会导致分组的行合并成一行。

小结

思考窗口函数的实现思路，看起来像是window查询出后，按照排序、分组在内存中组织临时表（有序、指定分区），然后按分区开始运算主查询函数，运算后的结果按分区键关联到临时表中，然后整合数据输出。

window中指定排序、主查询不指定排序，最终的结果是按window的排序来输出，而不是主查询默认的顺序；而多个window都指定了排序时，会使用最后一个的排序（可以尝试同个列用升序和降序），因而有此猜测。
后面会考虑追踪sql执行过程、验证猜想，有结果再补充更新本文。

MySQL item_rank源代码文档：https://dev.mysql.com/doc/dev/mysql-server/latest/classItem__rank.html

MySQL 5.6/5.7

上面说的三个效果，MySQL 8.0以下都需要自行模拟。

全局排名

全局排名实现思路：

• 查询结果集，指定排序
• 声明变量，结果集每行都通过变量计算、排名需否增加

最终SQL如下：

select a.*,
  @rowNo := @rowNo + 1 as '行号',
  if(`num` = @preFactor, @curRank, @curRank := @rowNo) as '排名-有间隔',
  if(`num` = @preFactor, @curDenseRank, @curDenseRank := @curDenseRank + 1) as '排名-无间隔',
  @preFactor := `num` as "临时列"
from `test_sum` a , 
  (select @rowNo :=0, @curDenseRank := 0, @curRank := 0, @preFactor := NULL) q 
order by `num`;

要点说明：

• (select @rowNo :=0, @curDenseRank := 0, @curRank := 0, @preFactor := NULL) q这个子查询，只是快速声明变量的一个方式，等价于在select前执行set @rowNo =0, @curDenseRank = 0, @curRank = 0, @preFactor = NULL;
• 每获取一行数据，select后的表达式都会计算一次，这就像在对所有数据进行循环遍历时计算一样。

分组排名

思路：

• 按分组排序，确定分组开始位置的行；
• 该分组所有行，在其全局排名上，减去改组开始位置行的全局排名、然后+1即可

select a.*,
  @rowNo := @rowNo + 1 as '行号',
  if( @prePartition = `year`, @rankOffset := @rankOffset, @rankOffset := @rowNo - 1) as 'offset_rank',
  if( @prePartition = `year`, @denseRankOffset := @denseRankOffset, @denseRankOffset := @curDenseRank) as 'offset_dense',
  if(`num` = @preFactor, @curRank, @curRank := @rowNo) as '排名-有间隔',
  @curRank - @rankOffset as '分组排名-有间隔',
  if(`num` = @preFactor, @curDenseRank, @curDenseRank := @curDenseRank + 1) as '排名-无间隔',
  @curDenseRank - @denseRankOffset as '分组排名-无间隔',
  @preFactor := `num` as temp, @prePartition := `year`
from `test_sum` a ,
  (select @rowNo :=0, @curDenseRank := 0, @curRank := 0, @preFactor := NULL,
     @prePartition := NULL, @rankOffset := 0, @denseRankOffset := 0) q
order by `year`, `num`;

效果如下:

合计

先看SQL，思路稍微有点绕，结合下面的截图来讲：

SQl如下：

select `year`, `province`, `num`, if(@year = `y1`, @num := @num, @num:=`sum`) AS '分组合计', @year:=`y1`
from
  (
       select *,
           if(@year = `year` , @num:=@num + `num` , @num:=`num`) `sum`,
           @year:=`year` 'y1'
       from `test_sum` a, (select @year:=NULL, @num:=0) temp
       order by `year`, `province` desc
   ) temp
order by 1, 2

执行效果截图：

1. 子查询：指定分组+任意列，但需确保组合列是唯一的，排序与实际查询需要的顺序相反（倒序）
   • 结果集中用变量进行合计，并作为临时列
   • 合计时发现是新分组，合计时从0开始合计
   • 每一组的最后一行，实际上会得到本组的合计值
     
2. 主查询：处理子查询的结果，按实际需要排序（正序）
   • 子查询时每组最后一行，在主查询中变成每组第一行
   • 使用变量缓存第一行的合计值；
     • 发现是新分组时，更新变量为当前行的合计值
     • 不是第一行，使用缓存的合计值；
       

方案不足：用子查询排序后再分组，但实际上都在内存中，消耗太大；即使加limit限制，对大数据量时不可靠

总结

虽然8.0支持了内置函数，但5.7的解决方案也提供了更多MySQL开发的可能。
MySQL8.0新增加的窗口函数，还有其他一些具体函数也非常有用，可以自行去进一步了解²。

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以上。感谢您的阅读。

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1. MySQL官方文档 - 窗口函数语法：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/window-functions-usage.html ↩︎

2. MySQL官方文档 - 窗口函数概述： https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/window-function-descriptions.html ↩︎ ↩︎