Hive：窗口函数

一、窗口函数是什么

二、窗口函数分类

一、累计计算窗口函数

1、sum() over()

在工作中经常遇到计算截止某月的累计数值，此时需要用sum()开窗
比如给一张交易表user_trade：

现在需要计算出2018年每月的支付总额和当年累计支付总额：

select 
        a.month,
        a.pay_amount,
        sum(pay_amount) over(order by month) pay_amount
from(
        select 
                month(dt) month,
                sum(pay_amount) pay_amount
        from
                user_trade
                where year(dt)=2018
                group by month(dt)
     ) a;

现在需要计算出2017-2018年每月的支付总额和当年累积支付总额：

select
        a.year,
        a.month,
        a.pay_amount,
        sum(a.pay_amount) over(partition by a.year order by a.month)
from
        (
        select
                year(dt) year,
                month(dt) month,
                sum(pay_amount) pay_amount
        from
                user_trade
                where year(dt) in (2017,2018)
                group by year(dt),month(dt)
        )a;        

注意：
1、partition by : 起到了分组的作用
2、order by：按照什么顺序进行累加，升序ASC，降序DESC，默认升序

2、avg() over()

现在需要计算2018年每个月的近3个月的平均支付金额：

select
        a.month,
        a.pay_amount,
        avg(a.pay_amount) over(order by a.month rows between 2 preceding and current row)
from
        (select
                month(dt) month,
                sum(pay_amount) pay_amount
        from
                user_trade
                where year(dt)=2018
                group by month(dt)
        )a;

3、语法总结

sum(…A…) over(partition by …B… order by …C… rows between …D1… and …D2…)
avg(…A…) over(partition by …B… order by …C… rows between …D1… and …D2…)

A：需要被加工的字段名称
B：分组的字段名称
C：排序的字段名称
D：计算的行数范围

rows between unbounded preceding and current row ：代表包括本行和之前所有的行
rows between current row and unbounded following ：包括本行和之后所有的行
rows between 3 preceding and current row : 包括本行以内和前三行
rows between 3 preceding and 1 following：从前三行到下一行（一共5行）

二、分区排序窗口函数

分区排序窗口函数有三个，分别是：
1、row_number() over(partition by A order by B)
2、rank() over(partition by A order by B)
3、dense_rank() over(partition by A order by B)
其中A代表分区的字段名称，B代表排序的字段名称

三者区别：
row_number：它会为查询出来的每一行记录生成一个序号，依次排序且不会重复
rank：排序后的记录值相同的都标记相同的序号，临近的不相同的记录值按之前相同的记录值的个数加1，就是rank排序之后的序号是不连续的
dense_rank：排序后的记录值相同的都标记相同的序号，临近不相同的记录值也按照之前的序号加1，也就是这个排序后的序号总是连续的

例：现在需要计算2019年1月，用户购买的商品品类数量的排名

select
        user_name,
        count(distinct goods_category),
        row_number() over(order by count(distinct goods_category)),
        rank() over(order by count(distinct goods_category)),
        dense_rank() over(order by count(distinct goods_category))
from
        user_trade
        where substr(dt,1,7)='2019-01'
        group by user_name;

例：选出2019年支付金额排名在第10、20、30名的用户

select
        a.user_name,
        a.pay_amount,
        a.rank
from
        (        
        select
                user_name,
                sum(pay_amount) pay_amount,
                rank() over(order by sum(pay_amount) desc) rank
        from
                user_trade
                where year(dt)=2019
                group user_name
        )a where a.rank in (10,20,30);

三、分组排序窗口函数

ntile(n) over(partition by …A… order by …B…)
n：切分的片数
A：分组的字段名称
B：排序的字段名称

注意：
1、ntile(n)：用于将分组数据按照顺序分成n片，返回当前切片值
2、ntile不支持rows between
3、如果切片不均匀，默认增加第一个分片的分布

例：将2019年1月的支付用户，按照支付金额分成5组

select
        user_name,
        sum(pay_amount) pay_amount,
        ntile(5) over(order by sum(pay_amount) desc) level
from
        user_trade
        where substr(dt,1,7)='2019-01'
        group by user_name;

例：选出2019年退款金额排名前10%的用户

select
        a.user_name,
        a.refund_amount,
        a.level
from
        (
        select
                user_name,
                sum(refund_amount) refund_amount,
                ntile(10) over(order by sum(refund_amount) desc) level
        from
                user_refund
                where year(dt)=2019
                group by user_name
        )a 
        where a.level=1;     

四、偏移分析窗口函数

1、lag(…) over(…)
2、lead(…) over(…)

Lag和Lead分析函数可以在同一次查询中取出同一字段的前N行的数据(Lag)和后N行的数据(Lead)作为独立的列。
在实际应用当中，若要用到取今天和昨天的某字段差值时，Lag和Lead函数的应用就显得尤为重要。

lag(exp_str,offset,defval) over(partiton by … order by …)
lead(exp_str,offset,defval) over(partition by … order by …)
1、exp_str是字段名称
2、offset是偏移量。当使用lag时，假设当前行在表中排在第5行，而offset为3，则表示我们所要找的数据行就是表中的第2行（即5-3=2）。默认值为1。
3、defval是默认值。当两个函数取上N或下N个值时，当在表中从当前行向前数N行已经超出了表的范围时，就defval作为函数的返回值，若没有指定返回值，则返回NULL。

例如：用户Alice和Alexander的各种时间偏移
1、lag()

select
        user_name,
        dt,
        lag(dt,1,dt) over(partition by user_name order by dt),
        lag(dt) over(partition by user_name order by dt),
        lag(dt,2,dt) over(partition by user_name order by dt),
        lag(dt,2) over(partition by user_name order by dt)
from
        user_trade
        where dt>'0' and user_name in ('Alice','Alexander');

2、lead()

select
        user_name,
        dt,
        lead(dt,1,dt) over(partition by user_name order by dt),
        lead(dt) over(partition by user_name order by dt),
        lead(dt,2,dt) over(partition by user_name order by dt),
        lead(dt,2) over(partition by user_name order by dt)
from
        user_trade
        where dt>'0' and user_name in ('Alice','Alexander');

例：支付时间间隔超过100天的用户数

select 
        count(distinct user_name)
from        
        (
        select
                user_name,
                dt,
                lead(dt) over(partition by user_name order by dt) lead_dt
        from
                user_trade
                where dt>'0'
        )a 
        where a.lead_dt is not null 
        and datediff(a.lead_dt,a.dt)>100;

三、练习

四、参考文章

上述部分数据及sql参考自开课吧视频，视频链接丢失
Hive 窗口函数