OVER子句
OVER子句用于为行为定义一个窗口(windows),以便进行特定的运算。可以把行的窗口简单地认为是运算将要操作的一个行的集合。例如,聚合函数和排名函数都是可以支持OVER子句的运算类型。由于OVER子句为这些函数提供了一个行的窗口,所以这些函数也称之为开窗函数。 聚合函数的要点就是要对一组值进行聚合,聚合函数传统上一直以GROUP BY查询作为操作的上下文。在前面的“GROUP BY”子句的讨论中,我们知道在对数据进行分组以后,查询为每个组只返回一行;因此,也就是要限制所有的表达式为每个组只能返回一个值。 聚合开窗函数使用OVER子句提供窗口作为上下文,对窗口中的一组值进行操作,而不是使用GROUP BY子句提供的上下文。这样就不必对数据进行分组,还能够在同一行中同时返回基础行的列和聚合列。为了理解OVER子句,现在考虑Sales.OrderValues视图,现在只要简单地把视图看作是一个表就可以了。Sales.OrderValues视图的每一行代表一个订单,包含订单ID(orderid),客户ID(custid)、雇员ID(empid)、承运人ID(shipperid)、订单日期(orderdate),以及订单价格(val)。 带有空括号的OVER子句会提供所有行进行计算。这里的“所有行”并不一定是在FROM子句中出现的那些表中的所有行,而是在FROM、WHERE、GROUP BY,以及HAVING处理阶段完成后仍然可用的那些行。注意,只有在SELECT和ORDER BY处理阶段才允许使用OVER子句。这里只中点介绍在SELECT处理阶段如何使用OVER子句。例如,如果在对OrderValues视图进行查询的SELECT子句中指定了SUM(val) OVER()表达式,这个函数就会对SELECT阶段操作的所有行计算其总价格。 如果查询在SELECT阶段之前没有过滤数据,也没有应用其他的逻辑阶段,这个表达式将返回OrderValues视图中所有行的总价格。如果想对行进行限制或分区,则可以使用PARTITION BY子句。例如,现在不想返回OrderValues中所有行的总价格,而只是想返回当前客户(和当前行具有相同custid的所有行)的总价格,则可以指定SUM(val) OVER(PARTITION BY custid)。 以下查询可以返回OrderValues的所有行,并且演示了同时使用非分区和分区表达式的方法。此外,每一行除了基本列以外,查询还会返回所有行的总价格和当前客户的总价格: create table OrderValues(orderid number,custid number,val number); insert into OrderValues values(10643,1,814.50); insert into OrderValues values(10692,1,66.50); insert into OrderValues values(10702,1,85.50); insert into OrderValues values(10835,1,1000.50); insert into OrderValues values(10365,1,34.50); insert into OrderValues values(10666,1,784.50); insert into OrderValues values(11642,2,66.50); insert into OrderValues values(11752,2,85.50); insert into OrderValues values(11855,2,1000.50); insert into OrderValues values(11335,2,34.50); insert into OrderValues values(11636,2,784.50); insert into OrderValues values(13855,3,1000.50); insert into OrderValues values(13435,3,34.50); insert into OrderValues values(15636,3,784.50); SELECT orderid,custid,val, SUM(val) OVER() AS totalvalue, SUM(val) OVER(PARTITION BY custid) AS custtotalvalue FROM OrderValues;
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OVER子句的一个优点就是能够在返回基本列的同时,在同一行对它们进行聚合;也可以在表达式中混合使用基本列和聚合值列。例如,以下查询为OrderValues的每一行计算当前价格占总价格的百分比,以及当前价格占客户总价格的百分比。
SELECT orderid,custid,val, 100. * val /SUM(val) OVER() AS totalvalue, 100. * val /SUM(val) OVER(PARTITION BY custid) AS custtotalvalue FROM OrderValues;
注意,在表达式中使用的是十进制实数100.(100后面加个点),而不是直接使用整数100,因为这样可以隐式地将整数数值val和SUM(val)转换成十进制实数值。否则,表达式中的除法将是“整数除法”,会截去数值的小数部分。
这个查询返回以下结果:
ORDERID CUSTID VAL TOTALVALUE CUSTTOTALVALUE ---------- ---------- ---------- ---------- -------------- 10835 1 1000.5 17.1700704 35.9117014 10702 1 85.5 1.46730736 3.06891601 10692 1 66.5 1.14123906 2.38693467 10643 1 814.5 13.9780333 29.235463 10365 1 34.5 .592071392 1.23833453 10666 1 784.5 13.4631886 28.1586504 11636 2 784.5 13.4631886 39.7920365 11335 2 34.5 .592071392 1.7499366 11855 2 1000.5 17.1700704 50.7481613 11642 2 66.5 1.14123906 3.37306619 11752 2 85.5 1.46730736 4.33679939 13435 3 34.5 .592071392 3.22580645 13435 3 34.5 .592071392 3.22580645 13855 3 1000.5 17.1700704 93.5483871
OVER子句也支持四种排名函数:ROW_NUMBER(行号)、RANK(排名)、DENSE_RANK(密集排名),以及NTILE。以下查询演示了这些函数的用法:
SELECT orderid,custid,val, ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY val) AS rowsnum, RANK() OVER(ORDER BY val) AS rank, DENSE_RANK() OVER(ORDER BY val) AS dense_rank, NTILE(10) OVER(ORDER BY val) AS ntile FROM OrderValues ORDER BY val; ORDERID CUSTID VAL ROWSNUM RANK DENSE_RANK NTILE ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- ---------- 13435 3 34.5 1 1 1 1 13435 3 34.5 2 1 1 1 10365 1 34.5 3 1 1 2 11335 2 34.5 4 1 1 2 11642 2 66.5 5 5 2 3 10692 1 66.5 6 5 2 3 10702 1 85.5 7 7 3 4 11752 2 85.5 8 7 3 4 10666 1 784.5 9 9 4 5 11636 2 784.5 10 9 4 6 10643 1 814.5 11 11 5 7 13855 3 1000.5 12 12 6 8 10835 1 1000.5 13 12 6 9 11855 2 1000.5 14 12 6 10 14 rows selected.
ROW_NUMBER函数用于为查询的结果集中的各行分配递增的序列号,其逻辑顺序通过OVER子句中的ORDER BY语句进行指定。在我们的查询例子中,逻辑顺序基于的是val列;因此,从输出中可以看到,随着订单价格的增加,行号也随之增加。不过,即使订单价格没有增加,行号也会依然增加。所以,如果ROW_NUMBER函数的ORDER BY不能唯一确定行的顺序(如前面这个例子所示),查询结果就是不确定的。也就是说,查询可能返回多个正确的结果。例如,可以看到订单价格为36.00的两行,它们的行号分别是7和8。如果这些行的顺序发生了变化,结果都可以认为是正确的。如果想让行号计算值是确定的,则必须在ORDER BY列表中添加元素,让它具有唯一性;也就是说,要让ORDER BY子句中列出的元素能够唯一地确定各个行。例如,可以在ORDER BY列表中增加orderid作为附加属性,这样,行号计算结果就成为确定的。
前面提过,即使行的排序值相同,ROW_NUMBER函数也一定为其生成唯一的行号值。如果想以同样的方式对排序值中的相同值进行更多的处理,可以考虑使用RANK或DENSE_RANK函数。这两个函数与ROW_NUMBER类似,但它们为具有相同逻辑排序值的所有行生成同样的排名。RANK和DENSE_RANK的区别是:RANK表示之前有多少行具有更低的排序值,而DENSE_RANK则表示之前有多少个更低的排序值。例如,在我们的查询例子中,rank列为9表示前面有8行具有更小的排序值,dense_rank列为9表示前面有8个更小的不同排序值。
NTILE函数可以把结果中的行关联到组(tile,相当于由行组成的指定数目的组),并为每一行分配一个所属的组的编号。NTILE函数接受一个表示组的数量的输入参数,并要在OVER子句中指定逻辑顺序。我们的查询例子有830行,请求将其分成10组;因此,组的大小就是83(830除以10)。逻辑排序基于的是val列,这意味着价格最低的83行将分在第1组,接下来的83行将分在第2组,在接下来的83行将分在第3组,以此类推。NTILE函数在逻辑上需要依赖于ROW_NUMBER函数。整个过程是先根据对val的排序结果,为每一行分配行号;在基于前面计算好的组的大小83行,将第1行到第83行分配到第1组,将第84行到第166行分配到第2组,以此类推。如果组数无法整除表的行数,余数(remainder)中的每一行会被分配到最前面的每个组。例如,假设有102行,请求分成5组,那么前两组将有21行而不是20行。
和聚合开窗函数类似,排名函数也支持在OVER子句中使用PARTITION BY语句。以排名计算作为背景,理解PARTITION BY子句的含义可能要更容易些。例如,与在整个集合中分配行号不同,表达式ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY custid ORDER BY val)为各行中具有相同custid的子集独立地分配行号。在以下查询中使用了这个表达式:
SELECT orderid,custid,val, ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY custid ORDER BY val) AS rowsnum FROM OrderValues ORDER BY custid,val; ORDERID CUSTID VAL ROWSNUM ---------- ---------- ---------- ---------- 10365 1 34.5 1 10692 1 66.5 2 10702 1 85.5 3 10666 1 784.5 4 10643 1 814.5 5 10835 1 1000.5 6 11335 2 34.5 1 11642 2 66.5 2 11752 2 85.5 3 11636 2 784.5 4 11855 2 1000.5 5 13435 3 34.5 1 13435 3 34.5 2 13855 3 1000.5 3 14 rows selected.
从这些输出中可以看到,行号是为每个客户独立计算的,好像计算过程为每个客户重置了一样。
注意,OVER子句中指定的ORDER BY逻辑与数据展示没什么关系,并不会改变查询结果表最终的任何内容。如果在查询中不指定ORDER BY,和前面介绍的一样,就不能保证输出中行的任何顺序。如果需要确保查询结果的排序顺序,就必须在ORDER BY子句中增加相应的排序条件,就像前面排名函数的最后两个查询例子演示的那样。
如果在SELECT处理阶段指定了开窗函数,开窗计算会在DISTINCT子句(如果存在)之前进行处理。
作为对目前为止已经讨论过的所有子句的总结,以下列出了它们的逻辑处理顺序:
FROMWHEREGROUP BYHAVINGSELECT OVERDISTINCETOPORDER BY
你考虑过DISTINCT子句为什么要在SELECT中的开窗计算之后进行处理,不能在它前面处理吗?这里用一个例子来说明这个问题。OrderValues视图目前有830行,795个不同的值。考虑以下查询极其输出:
SELECT DISTINCT val,ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY val) AS rowsnum FROM OrderValues; VAL ROWSNUM ---------- ---------- 34.5 1 85.5 7 34.5 3 66.5 6 1000.5 12 814.5 11 34.5 4 34.5 2 85.5 8 784.5 10 1000.5 13 66.5 5 784.5 9 1000.5 14
ROW_NUMBER函数是在DISTINCT子句之前处理的。首先,为OrderValues视图中的830行分配唯一的行号。接着再处理DISTINCT子句,所以这时不会有任何重复的行要删除。可以认为在同一SELECT子句中不能同时指定DISTINCT和ROW_NUMBER是一个最佳实践原则,因为DISTINCT子句在这种情况下不起任何作用。如果想要为795个唯一值分配行号,那就需要采用其他不同的解决办法。例如,因为GROUP BY阶段是在SELECT阶段之前处理的,可以使用以下查询:
SELECT val,ROW_NUMBER() OVER(ORDER BY val) AS rowsnum FROM OrderValues GROUP BY val;
VAL ROWSNUM ---------- ---------- 34.5 1 66.5 2 85.5 3 784.5 4 814.5 5 1000.5 6 6 rows selected.