MySQL窗口函数概念和语法

原文地址：https://dev.mysql.com/doc/refman/8.0/en/window-functions-usage.html

译文：

12.21.2 Window Function Concepts and Syntax

本节讲述如何使用窗口函数。示例使用的销售信息数据集与Section 12.20.2, “GROUP BY Modifiers”中讨论GROUPING()函数时使用的数据集相同：

• mysql> SELECT * FROM sales ORDER BY country, year, product;
  +------+---------+------------+--------+
  | year | country | product    | profit |
  +------+---------+------------+--------+
  | 2000 | Finland | Computer   |   1500 |
  | 2000 | Finland | Phone      |    100 |
  | 2001 | Finland | Phone      |     10 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |
  | 2000 | India   | Computer   |   1200 |
  | 2000 | USA     | Calculator |     75 |
  | 2000 | USA     | Computer   |   1500 |
  | 2001 | USA     | Calculator |     50 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1500 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1200 |
  | 2001 | USA     | TV         |    150 |
  | 2001 | USA     | TV         |    100 |
  +------+---------+------------+--------+

窗口函数对一组查询行执行类似于聚合函数的操作。但是，聚合函数是将查询行聚合到单个结果行中，而窗口函数为每个查询行生成一个结果：

    1）出现函数求值的行称为当前行；

    2）与函数求值所在的当前行相关的查询行构成当前行的窗口。

例如，使用销售信息表sales，下面两个查询执行聚合操作，为作为一组的所有行生成单个全局和，并基于国家进行分组求和：

• mysql> SELECT SUM(profit) AS total_profit
         FROM sales;
  +--------------+
  | total_profit |
  +--------------+
  |         7535 |
  +--------------+
  mysql> SELECT country, SUM(profit) AS country_profit
         FROM sales
         GROUP BY country
         ORDER BY country;
  +---------+----------------+
  | country | country_profit |
  +---------+----------------+
  | Finland |           1610 |
  | India   |           1350 |
  | USA     |           4575 |
  +---------+----------------+

相比之下，窗口操作不会将查询行组折叠为单个输出行。相反，它们为每一行生成一个结果。和前面的查询一样，下面的查询使用SUM()，但这次是作为窗口函数：

• mysql> SELECT
           year, country, product, profit,
           SUM(profit) OVER() AS total_profit,
           SUM(profit) OVER(PARTITION BY country) AS country_profit
         FROM sales
         ORDER BY country, year, product, profit;
  +------+---------+------------+--------+--------------+----------------+
  | year | country | product    | profit | total_profit | country_profit |
  +------+---------+------------+--------+--------------+----------------+
  | 2000 | Finland | Computer   |   1500 |         7535 |           1610 |
  | 2000 | Finland | Phone      |    100 |         7535 |           1610 |
  | 2001 | Finland | Phone      |     10 |         7535 |           1610 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |         7535 |           1350 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |         7535 |           1350 |
  | 2000 | India   | Computer   |   1200 |         7535 |           1350 |
  | 2000 | USA     | Calculator |     75 |         7535 |           4575 |
  | 2000 | USA     | Computer   |   1500 |         7535 |           4575 |
  | 2001 | USA     | Calculator |     50 |         7535 |           4575 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1200 |         7535 |           4575 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1500 |         7535 |           4575 |
  | 2001 | USA     | TV         |    100 |         7535 |           4575 |
  | 2001 | USA     | TV         |    150 |         7535 |           4575 |
  +------+---------+------------+--------+--------------+----------------+

查询中的每个窗口操作都通过OVER语句来表示，该语句指定如何将查询行划分为组以供窗口函数处理：

    1）第一个OVER子句是空的，它将整个查询行集视为单个分区。窗口函数因此产生一个全局和，但是对每一行都是这样；

    2）第二个OVER子句按国家划分行，生成每个分区(每个国家)的和。这个函数为分区中的每一行都生成这个和。

窗口函数只允许在select 列表和ORDER BY语句中使用。查询结果行是由from语句确定的，窗口函数在WHERE、GROUP BY和HAVING 处理之后，在ORDER BY、LIMIT和SELECT DISTINCT之前执行。

OVER语句适用于许多聚合函数，因此聚合函数是作为窗口函数还是非窗口函数使用，取决于OVER语句是否存在：

• AVG()
  BIT_AND()
  BIT_OR()
  BIT_XOR()
  COUNT()
  JSON_ARRAYAGG()
  JSON_OBJECTAGG()
  MAX()
  MIN()
  STDDEV_POP(), STDDEV(), STD()
  STDDEV_SAMP()
  SUM()
  VAR_POP(), VARIANCE()
  VAR_SAMP()

有关每个聚合函数的详细信息，可以参考Section 12.20.1, “Aggregate (GROUP BY) Function Descriptions”。

MySQL还支持只作为窗口函数使用的非聚合函数。对于这些函数，OVER语句是强制性的：

• CUME_DIST()
  DENSE_RANK()
  FIRST_VALUE()
  LAG()
  LAST_VALUE()
  LEAD()
  NTH_VALUE()
  NTILE()
  PERCENT_RANK()
  RANK()
  ROW_NUMBER()

有关每个非聚合窗口函数的详细信息，可以参考Section 12.21.1, “Window Function Descriptions”。

作为这些非聚合窗口函数之一的一个示例，下面的查询使用ROW_NUMBER()，它生成分区中每一行的行号。在这种情况下，行是按国家编号的。默认情况下，分区行是无序的，行编号是不确定的。要对分区行进行排序，可以在窗口定义中使用ORDER BY语句。查询使用无序分区和有序分区(row_num1和row_num2列)来说明省略和包含ORDER BY之间的区别：

• mysql> SELECT
           year, country, product, profit,
           ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY country) AS row_num1,
           ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY country ORDER BY year, product) AS row_num2
         FROM sales;
  +------+---------+------------+--------+----------+----------+
  | year | country | product    | profit | row_num1 | row_num2 |
  +------+---------+------------+--------+----------+----------+
  | 2000 | Finland | Computer   |   1500 |        2 |        1 |
  | 2000 | Finland | Phone      |    100 |        1 |        2 |
  | 2001 | Finland | Phone      |     10 |        3 |        3 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |        2 |        1 |
  | 2000 | India   | Calculator |     75 |        3 |        2 |
  | 2000 | India   | Computer   |   1200 |        1 |        3 |
  | 2000 | USA     | Calculator |     75 |        5 |        1 |
  | 2000 | USA     | Computer   |   1500 |        4 |        2 |
  | 2001 | USA     | Calculator |     50 |        2 |        3 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1500 |        3 |        4 |
  | 2001 | USA     | Computer   |   1200 |        7 |        5 |
  | 2001 | USA     | TV         |    150 |        1 |        6 |
  | 2001 | USA     | TV         |    100 |        6 |        7 |
  +------+---------+------------+--------+----------+----------+

如前所述，要使用窗口函数(或将聚合函数用作窗口函数)，需要在函数调用之后使用OVER语句。OVER语句有两种形式：

• over_clause:
      {OVER (window_spec) | OVER window_name}

这两种形式都定义了窗口函数应该如何处理查询行。它们的不同之处在于窗口是直接在OVER语句中定义的，还是由查询中其他地方定义的指定窗口的引用提供的：

    1）在第一种情况下，窗口规范直接出现在OVER语句的圆括号之间；

    2）在第二种情况下，window_name是查询中其他地方的window语句定义的窗口规范的名称。有关详细信息，请参见Section 12.21.4, “Named Windows”。

对于OVER (window_spec)语法，窗口规范有几个部分，都是可选的：

• window_spec:
      [window_name] [partition_clause] [order_clause] [frame_clause]

如果OVER()为空，则窗口由所有查询行组成，窗口函数使用所有行计算结果。否则，括号内的子句将决定使用哪些查询行来计算函数结果，以及如何对它们进行分区和排序：

    1）window_name：由查询中其他地方的window语句定义的窗口的名称。如果在OVER语句中单独出现window_name，它将完全定义窗口。如果还提供了分区、排序或框架子句，它们将修改对指定窗口的解释。详细信息，可以参考Section 12.21.4, “Named Windows”。

    2）partition_clause：PARTITION BY子句指示如何将查询行划分为组。给定行的窗口函数结果基于包含该行的分区行。如果省略PARTITION BY，则有一个由所有查询行组成的分区。

        Note： 窗口函数的分区不同于表分区。有关表分区的信息，请参见Chapter 23, Partitioning。

    partition_clause的语法如下：

• partition_clause:
      PARTITION BY expr [, expr] ...

    标准SQL只要求PARTITION BY后跟列名。MySQL的一个扩展是允许表达式，而不仅仅是列名。例如，如果一个表包含一个名为ts的时间戳列，那么标准SQL允许按ts而不是HOUR(ts)进行分区，而MySQL则两者都允许。

    3）order_clause：ORDER BY子句指示如何对每个分区中的行进行排序。根据ORDER BY子句得到的相等的分区行被认为是对等的。如果省略ORDER BY，分区行是无序的，没有隐式处理顺序的话，所有分区行都是对等的。

    order_clause语法如下：

• order_clause:
      ORDER BY expr [ASC|DESC] [, expr [ASC|DESC]] ...

    每个ORDER BY表达式可以选择后跟ASC或DESC来指示排序方向。如果没有指定方向，则默认为ASC。NULL值首先用于升序排序，最后用于降序排序。

    窗口定义中的ORDER BY应用于各个分区。要对结果集进行整体排序，可以在查询顶层使用ORDER BY语句。

   4）frame_clause：框架是当前分区的一个子集，框架语句指定如何定义这个子集。框架语句本身有许多子句。详细信息，可以参考Section 12.21.3, “Window Function Frame Specification”。

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参考：http://www.mysqltutorial.org/mysql-window-functions/

PS：鉴于水平有限，译文中难免存在谬误，欢迎批评指正。