【MySQL】数据库函数通关教程下篇(窗口函数专题)

发布时间:2023-08-21 12:00

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本文来自专栏:MySQL8.0学习笔记
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写在前面

  本文为上一篇函数通关教程的下篇,主要讲述了mysql8.0新提供的特性:窗口函数。通过例子讲述了包含了常用的窗口函数如序号函数、开窗聚合函数、分布函数、前后函数与头尾函数的相关知识。而如聚合函数、数学函数、字符串函数、日期函数、控制流函数等均在上篇进行总结,文章链接附上:【MySQL】数据库函数通关教程上篇(聚合、数学、字符串、日期、控制流函数)
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文章目录

  • 写在前面
  • 6 窗口函数
    • 6.1 窗口函数概述
    • 6.2 序号函数
      • 6.2.1 ROW_NUMBER()
      • 6.2.2 RANK()
      • 6.2.3 DENSE_RANK()
    • 6.3 开窗聚合函数
    • 6.4 分布函数
      • 6.4.1 CUME_DIST()
      • 6.4.2 PERCENT_RANK()
    • 6.5 前后函数-LAG与LEAD
    • 6.6 头尾函数
  • 写在最后


6 窗口函数

6.1 窗口函数概述

介绍:

  • MySQL 8.0新增窗口函数,又被称为开窗函数,与 Oracle 窗口函数类似,属于 MySQL 的一大特点;
  • 非聚合窗口函数是相对于聚合函数来说的。聚合函数是对一组数据计算后返回单个值(即分组),非聚合函数一次只会处理一行数据。窗口聚合函数在行记录某个字段的结果时,可将窗口范围内的数据输入到聚合函数中,并不改变行数。

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语法结构:

WINDOW_FUNCATION(EXPRESSION) OVER(
	PARTITION BY...
	ORDER BY...
	FRAME_CLAUSE
)

  其中,WINDOW_FUNCATION 是窗口函数的名称,EXPRESSION 是参数,OVER 子句包含三个选项:

1. 分区(PARTITION BY)
PARTITION BY 选项用于将数据行拆分成多个分区(组)。如果省略了 PARTITION BY ,所有的数据将会作为一个组计算。
2. 排序(ORDER BY)
ORDER BY 用于指定分区内的排序方式。
3. 窗口大小(FRAME_CLAUSE)
FRAME_CLAUSE 用于在当前分区内指定一个计算窗口,也就是一个与当前计算行相关的数据子集。

6.2 序号函数

  序号函数有三种,分别为ROW_NUMBER()RANK()DENSE_RANK(),可以实现分组排序,并添加序号。

语法结构:

ROW_NUMBER|RANK()|DENSE_RANK() OVER(
	PARTITION BY ...
	ORDER BY ...
)

操作数据准备:
  先使用下面的 SQL 语句创建一个表,表中的数据如图所示。

create table student
(
    sid     int         null,
    name    varchar(20) null,
    gender  varchar(20) null,
    age     int         null,
    birth   date        null,
    address varchar(20) null,
    score   double      null
);

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6.2.1 ROW_NUMBER()

下面这段代码中,实现了根据地点分组并按照成绩排序查询(逆序)的操作,该函数会自动标上序号ano:

SELECT name, address, score, ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY address ORDER BY score DESC ) AS ano
FROM student

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  观察上方结果,我们可以发现,ROW_NUMBER()函数在实现标注序号时并不会把相同排名的行标号为同一序号,如上图红圈中,乔巴和路飞均为85分,但是序号并不相同!

6.2.2 RANK()

在该函数的示例中,同样 实现了根据地点分组并按照成绩排序查询(逆序)的操作,该函数会自动标上序号ano:

SELECT name, address, score, RANK() OVER (PARTITION BY address ORDER BY score DESC ) AS ano
FROM student

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  与 ROW_NUMBER() 的标号方式不同的是,相同排名该函数会标注上相同序号!且序号可能不连续,如图中路飞、乔巴的序号均为1,而撒谎布为3

6.2.3 DENSE_RANK()

RANK() 函数不同的是,该函数在进行标号时 虽然也将相同排名的行标号为同一序号,但是后面的序号依然连续!

SELECT name, address, score, DENSE_RANK() OVER (PARTITION BY address ORDER BY score DESC ) AS ano
FROM student

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在上图中,路飞和乔巴的成绩相同,因此序号都为1。但是本应该排名为3的撒谎布被标号为了2!

6.3 开窗聚合函数

简介:

  • 在窗口中每条记录动态地应用聚合函数(SUM()、AVG()、MAX()、MIN()、COUNT()),可以 动态计算在指定窗口内的各种聚合函数的值。

操作示例:
  根据地点进行分组,使用SUM()计算总成绩,在该案例中,可以理解为根据地点分的每一组均为一个小窗口,而在这个窗口中计算了和:

SELECT name, address, score, SUM(score) OVER (PARTITION BY address) AS SUM
FROM student

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  需要注意的是,如果指定了排序方式,结果会有比较大的区别, 如下代码:

SELECT name, address, score, SUM(score) OVER (PARTITION BY address ORDER BY score) AS SUM
FROM student

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可以发现,当指定了排序方式,窗口则会调整为每组的当前行。比如,第一行的SUM为第一个人的成绩,第二行的SUM则为第一个人与第二个人成绩的和,以此类推… …
  如果希望对各分组中每行的前2行到后1行的数据进行计算,则可以使用下面的语句:

SELECT name,
       address,
       score,
       SUM(score) OVER (PARTITION BY address ORDER BY score rows BETWEEN 2 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) AS SUM
FROM student

  下图结果中的373.5则为第三行的前两行、当前行与后一行的成绩之和:
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6.4 分布函数

6.4.1 CUME_DIST()

介绍:

  • 用途:分组内小于、等于当前 rank 值的行数/分组内的总行数;
  • 应用场景:查询小于等于当前数据项的行数比例。

操作示例:

SELECT name,
       address,
       score,
       CUME_DIST() OVER (ORDER BY score) AS RESULT
FROM student

  在下图中,成绩小于等于85的行数一共有3行,总行数为7行,因此result的值为3/7=0.42857… …
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6.4.2 PERCENT_RANK()

介绍:

  • 用途:每行按照公式(rank-1)/(rows-1)进行计算。其中,rank为RANK() 函数产生的序号,rows为当前窗口记录的总行数;
  • 该方法不常用,简单了解即可。

操作示例:

SELECT name,
       address,
       score,
       RANK() OVER (ORDER BY score DESC) AS _rank,
       PERCENT_RANK() OVER (ORDER BY score DESC) AS _percent
FROM student

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6.5 前后函数-LAG与LEAD

介绍:

  • 用途:返回位于当前行的前 n 行(LAG(expr,n)) 或者后 n 行(LEAD(expr,n)) 的 expr 的值;
  • 应用场景:查询前一位同学的成绩和当前同学成绩的差值

操作示例:
  在示例中使用LAG查询结果每行显示上一名同学的成绩,命名为 _LAG,如果没有上一行,则默认显示0:

SELECT name,
       address,
       score,
       LAG(score, 1, 0) OVER (ORDER BY score DESC) AS _LAG
FROM student

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6.6 头尾函数

介绍:

  • 用途:返回第一个(FIRST_VALUE(expr)) 或者最后一个 (LAST_VALUE(expr)) expr的值;
  • 应用场景:截至当前,按照日期排序查询第一个生日的人的成绩和最后一个人的成绩;

操作示例:
  分别使用FIRST_VALUE与LAST_VALUE查询到目前为止第一个和最后一个生日人的成绩。

SELECT name,
       address,
       score,
       birth,
       FIRST_VALUE(score) OVER (ORDER BY birth) AS FIRST,
       LAST_VALUE(score) OVER (ORDER BY birth) AS LAST
FROM student

对于查询结果,我们关注FIRST与LAST两列。需要特别注意到目前为止的条件,即结果为到当前行第一个出生或者最后一个出生的成绩!
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写在最后

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