LeetCode-178-分数排名(面试必备)

LeetCode-178-分数排名

本文中带来的是LeetCode-SQL的第178题,讲解的是关于MySQL中的排名问题,非常重要和实用的一篇文章,真心建议搜藏保存:

  • 题目介绍
  • 分析思路
  • 3种不同窗口函数
  • MySQL5 中实现开窗函数

最初接触到SQL中的排名是在一名日本作者MICK写的书中:《SQL进阶教程》,感兴趣的可以认真阅读下,对SQL提升很有帮助。

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第1张图片

题目

首先介绍下具体的题目:编写一个 SQL 查询来实现分数排名。如果两个分数相同,则两个分数排名(Rank)相同。请注意,平分后的下一个名次应该是下一个连续的整数值。换句话说,名次之间不应该有“间隔”。

+----+-------+
| Id | Score |
+----+-------+
| 1  | 3.50  |
| 2  | 3.65  |
| 3  | 4.00  |
| 4  | 3.85  |
| 5  | 4.00  |
| 6  | 3.65  |
+----+-------+

例如,根据上述给定的 Scores 表,你的查询应该返回(按分数从高到低排列):相同分数采取的是相同排名,下个排名没有间隔。

+-------+------+
| Score | Rank |
+-------+------+
| 4.00  | 1    |
| 4.00  | 1    |
| 3.85  | 2    |
| 3.65  | 3    |
| 3.65  | 3    |
| 3.50  | 4    |
+-------+------+

思路

思路1

这种思路就是我从日本作者书中学习到的一种方法。

select 
    s1.Score  -- 分数
    ,(select count(distinct s2.Score)  -- 大于等于此分数的分数值的不重复个数
      from Scores s2 
      where s2.Score > s1.Score) + 1 as `Rank`  -- 排名
from Scores s1
order by 2;  -- 2表示第2个字段

-- 变换方式
select 
	s1.score,
	(select count(*) + 1   -- 排名不能从1开始
   from (select distinct score from Scores) s2   -- 1、找出表中有多少种不同的分数:有多少分数就有多少排名
   where s2.score > s1.score) as Rank   -- 2、筛选大于某个分数
from Scores s1 
order by 2;

思路2

思路2和思路1的思想是相同的,采用的where语句

select 
    s1.Score
    ,count(distinct(s2.Score)) `Rank`
from Scores s1, Scores s2
where s1.Score <= s2.Score
group by s1.Id
order by 2;  -- 2表示第2个字段

代码解释为:

1、两张相同的表分别命令为s1和s2

2、在给定s1.Score的情况下,找出有多少个分数满足:s2.Score >= s1.Score。比如s1.Score=3.65,那么就有:[4.00 ,4.00, 3.85, 3.65, 3.65]满足要求,但是相同分数的排名相同,所以对分数进行了去重:count(distinct s2.Score),那么3.65的排名就是3

3、group by对s1的数据进行分组排名,要不然只会返回一条数据

4、排名的升序排列

整体思想

不管是思路1,还是思路2,基本上都是两个步骤实现的:

  • 第一部分是降序排列的分数
  • 第二部分是每个分数对应的排名

1、关于第一部分的实现:直接排名降序实现

select a.Score   
from Scores a
order by a.Score DESC   -- 直接根据分数降序实现

2、关于第二部分的实现:假设现在给你一个分数S,我们如何算出它的排名Rank?

我们可以先提取出大于等于 S 的所有分数集合 H ,将 H 去重后的元素个数就是 S 的排名。比如某次考试小明考了98分,大于小明分数有[100,99,100,99,98];去重之后就是[100,99,98],总共3个元素;所以小明同学的排名就是第3名。

先提取满足要求的集合H:

select b.Score 
from Scores b 
where b.Score >= S;

再对集合H去重之后的个数作为排名:

select count(distinct b.Score)   -- 去重后的个数当做排名
from Scores b 
where b.Score >= S as Rank;

实际上这里的S对应的就是a.Score:

select 
	a.Score as Score,
	(select count(distinct b.Score) 
   from Scores b 
   where b.Score >= a.Score) as Rank  -- 将S替代成了a.Score
from Scores a
order by a.Score DESC;

窗口函数

窗口函数,也叫OLAP函数(Online Anallytical Processing,联机分析处理),可以对数据库数据进行实时分析处理。

语法

窗口函数的基本语法:

<窗口函数> over (partition by <用于分组的字段名>  -- partition子句可省略,不指定分组
             order by <用于排序的列名>)

<窗口函数>的位置上可以放两种函数:

  • 专用窗口函数,如rank、dense_rank、row_number等
  • 聚合函数,如sum、avg、count、max、min等
功能
  • 同时具有分组和排序的功能
  • 不改变原有表的行数
  • 窗口函数原则上只能写在select子句中

rank/dense_rank/row_number

在MySQL8.X或者hive中专用的窗口函数有3个:

  • rank:并列跳跃排名
  • dense_rank:并列连续排名
  • row_number:连续排名

通过一个例子来说明3个函数的排序差异体现在哪里。现在给定五个成绩:93,93,85,80,75,分别使用3个不同的开窗函数得到的结果分别是:

1、使用 DENSE_RANK() 进行排名会得到:1,1,2,3,4

2、使用 RANK() 进行排名会得到:1,1,3,4,5

3、使用 ROW_NUMBER() 进行排名会得到:1,2,3,4,5

最后再通过一个表格来说明下区别:下图是待排序的数据

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第2张图片

通过3种函数排名之后的表格和区别:

select
	name,price,
	row_number() (order by price desc) as `row_number`,
	rank() over (order by price desc) as `rank`,
	dense_rank() (order by price desc) as `dense_rank`
from products;

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第3张图片

MySQL5 实现窗口函数

MySQL8中已经内置的窗口函数,但是MySQL中是没有的,下面介绍的是如何在MySQL5 中实现上面3个窗口函数的功能。

1、实现row_number功能:连续排名

实现的过程并不复杂:直接降序排列,只是需要加上一个排名,自动加1的功能;row_number的实现参考一篇英文文章;https://www.mysqltutorial.org/mysql-row_number/,通过一个变量来实现

SET @row_number = 0;   -- 设置变量

SELECT 
    (@row_number:=@row_number + 1) AS num,  -- 变量的自加1
    firstName, 
    lastName
FROM
    employees
ORDER BY firstName, lastName    
LIMIT 5;

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第4张图片

set @rank := 0;  -- 设置初始值为0
select 
	name, 
	price,
	(@rank := @rank + 1) as row_number 
from products
order by price desc;

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第5张图片

2、实现rank功能:并列跳跃

select p1.name,p1.price,
			(select count(p2.price)  -- 价格不同去重
       from products p2
       where p2.price > p1.price) + 1   
       as rank_1
from products
order by rank_1;

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第6张图片

3、实现dense_rank功能:并列连续排名

select p1.name, p1.price,
    (select count(distinct p2.price)   -- 价格去重处理
     from products p2 
     where p2.price > p1.price) + 1 as dense_rank
from products p1
order by dense_rank;

LeetCode-178-分数排名(面试必备)_第7张图片

总结

SQL中的排名问题是一个非常重要的考点,面试的时候经常会被问到,尤其是3种开窗函数的使用,更是高频考点。总结下:

  • hive或者 MySQL8 已经存在函数能够实现
  • MySQL5 中需要自己根据不同的场景需求来写脚本统计
  • 3种开窗函数的使用务必掌握

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