T天池SQL训练营(五)-窗口函数等

–天池龙珠计划SQL训练营

5.1窗口函数

5.1.1窗口函数概念及基本的使用方法

窗口函数也称为OLAP函数。OLAP 是OnLine AnalyticalProcessing 的简称，意思是对数据库数据进行实时分析处理。
为了便于理解，称之为窗口函数。常规的SELECT语句都是对整张表进行查询，而窗口函数可以让我们有选择的去某一部分数据进行汇总、计算和排序。
窗口函数的通用形式：

<窗口函数> OVER ([PARTITION BY <列名>]
                     ORDER BY <排序用列名>)

[]中的内容可以省略。
窗口函数最关键的是搞明白关键字****PARTITON BY和ORDER BY*****的作用。
PARTITON BY是用来分组，即选择要看哪个窗口，类似于GROUP BY 子句的分组功能，但是PARTITION BY 子句并不具备GROUP BY 子句的汇总功能，并不会改变原始表中记录的行数。
ORDER BY是用来排序，即决定窗口内，是按那种规则(字段)来排序的。
举个栗子:

SELECT product_name
       ,product_type
       ,sale_price
       ,RANK() OVER (PARTITION BY product_type
                         ORDER BY sale_price) AS ranking
  FROM product

得到的结果是:

我们先忽略生成的新列 - [ranking]， 看下原始数据在PARTITION BY 和 ORDER BY 关键字的作用下发生了什么变化。
PARTITION BY 能够设定窗口对象范围。本例中，为了按照商品种类进行排序，我们指定了product_type。即一个商品种类就是一个小的"窗口"。
ORDER BY 能够指定按照哪一列、何种顺序进行排序。为了按照销售单价的升序进行排列，我们指定了sale_price。此外，窗口函数中的ORDER BY与SELECT语句末尾的ORDER BY一样，可以通过关键字ASC/DESC来指定升序/降序。省略该关键字时会默认按照ASC，也就是
升序进行排序。本例中就省略了上述关键字 。

5.2窗口函数种类

大致来说，窗口函数可以分为两类。
一是 将SUM、MAX、MIN等聚合函数用在窗口函数中
二是 RANK、DENSE_RANK等排序用的专用窗口函数

5.2.1专用窗口函数

• **RANK函数 **（英式排序）

计算排序时，如果存在相同位次的记录，则会跳过之后的位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、4 位……

• DENSE_RANK函数**（中式排序）**

同样是计算排序，即使存在相同位次的记录，也不会跳过之后的位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、2 位……

• ROW_NUMBER函数

赋予唯一的连续位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、2 位、3 位、4 位
运行以下代码：

SELECT  product_name
       ,product_type
       ,sale_price
       ,RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS ranking
       ,DENSE_RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS dense_ranking
       ,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY sale_price) AS row_num
  FROM product

5.2.2聚合函数在窗口函数上的使用

聚合函数在开窗函数中的使用方法和之前的专用窗口函数一样，只是出来的结果是一个累计的聚合函数值。
运行以下代码：

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,SUM(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_sum
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_avg  
  FROM product;

可以看出，聚合函数结果是，按我们指定的排序，这里是product_id，当前所在行及之前所有的行的合计或均值。即累计到当前行的聚合。

5.3窗口函数的的应用 - 计算移动平均

在上面提到，聚合函数在窗口函数使用时，计算的是累积到当前行的所有的数据的聚合。 实际上，还可以指定更加详细的汇总范围。该汇总范围成为框架(frame)。
语法

<窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名>
                 ROWS n PRECEDING )  
                 
<窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名>
                 ROWS BETWEEN n PRECEDING AND n FOLLOWING)

PRECEDING（“之前”）， 将框架指定为 “截止到之前 n 行”，加上自身行
FOLLOWING（“之后”）， 将框架指定为 “截止到之后 n 行”，加上自身行
BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING，将框架指定为 “之前1行” + “之后1行” + “自身”
执行以下代码：

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id
                               ROWS 2 PRECEDING) AS moving_avg
       ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id
                               ROWS BETWEEN 1 PRECEDING 
                                        AND 1 FOLLOWING) AS moving_avg  
  FROM product

执行结果：
注意观察框架的范围。
ROWS 2 PRECEDING：

ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING：

5.3.1窗口函数适用范围和注意事项

• 原则上，窗口函数只能在SELECT子句中使用。
• 窗口函数OVER 中的ORDER BY 子句并不会影响最终结果的排序。其只是用来决定窗口函数按何种顺序计算。

5.4GROUPING运算符

5.4.1ROLLUP - 计算合计及小计

常规的GROUP BY 只能得到每个分类的小计，有时候还需要计算分类的合计，可以用 ROLLUP关键字。

SELECT  product_type
       ,regist_date
       ,SUM(sale_price) AS sum_price
  FROM product
 GROUP BY product_type, regist_date WITH ROLLUP

得到的结果为：


这里ROLLUP 对product_type, regist_date两列进行合计汇总。结果实际上有三层聚合，如下图 模块3是常规的 GROUP BY 的结果，需要注意的是衣服 有个注册日期为空的，这是本来数据就存在日期为空的，不是对衣服类别的合计； 模块2和1是 ROLLUP 带来的合计，模块2是对产品种类的合计，模块1是对全部数据的总计。
ROLLUP 可以对多列进行汇总求小计和合计。

练习题

5.1

请说出针对本章中使用的product（商品）表执行如下 SELECT 语句所能得到的结果。

SELECT  product_id
       ,product_name
       ,sale_price
       ,MAX(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS Current_max_price
  FROM product

** 答：按照 product_id 升序排列，计算出截?当前?的最? sale_price 。 **

5.2

继续使用product表，计算出按照登记日期（regist_date）升序进行排列的各日期的销售单价（sale_price）的总额。排序是需要将登记日期为NULL 的“运动 T 恤”记录排在第 1 位（也就是将其看作比其他日期都早）

-- ①regist_date为NULL时，显示“1年1?1?”。
SELECT regist_date, product_name, sale_price,
 SUM(sale_price) OVER (ORDER BY COALESCE(regist_date, CAST('0001-01-01'
AS DATE))) AS current_sum_price
 FROM Product;
 
-- ②regist_date为NULL时，将该记录放在最前显示。
SELECT regist_date, product_name, sale_price,
 SUM(sale_price) OVER (ORDER BY regist_date NULLS FIRST) AS
current_sum_price
 FROM Product;

5.3

思考题
① 窗口函数不指定PARTITION BY的效果是什么？
答： 窗?函数不指定 PARTITION BY 就是针对排序列进?全局排序
② 为什么说窗口函数只能在SELECT子句中使用？实际上，在ORDER BY 子句使用系统并不会报错。

答： 本质上是因为 SQL 语句的执?顺序。 FROM → WHERE → GROUP BY → HAVING → SELECT → ORDER BY 如果在 WHERE, GROUP BY, HAVING 使?了窗?函数，就是说提前进?了?次排序，排序之后再去除 记录、汇总、汇总过滤，第?次排序结果就是错误的，没有实际意义。? ORDER BY 语句执?顺序在 SELECT 语句之后，?然是可以使?的。