【postgresql 基础入门】CTE(common table expression)让你轻松写出复杂多变的嵌套SQL，同时SQL也可以递归树的遍历查询

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CTE查询

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文章目录

  • CTE查询
  • 系列文章
  • 前言
  • 概述
  • CTE语法介绍
  • 数据准备
  • 基本应用
  • 多个CTE
    • 并行的 CTE
    • 递进的 CTE
  • 递归查询
    • 简单递归查询
  • 总结
  • 结尾

前言

postgresql 数据库是一款通用的关系型数据，在开源数据库中能与商业数据媲美，在业界也越来越流行。

因为是开源数据库，不仅公开源码，还有很多使用案例，好用的插件，所以它的慢慢变成了数据库的先驱和标准，通过postgresql可以很好从使用到原理，彻底搞懂；

如果是学习编程，也可以学到丰富的编程知识，数据结构，编程技巧，它里面还有很多精妙的架构设计，分层思想，可以灵活定制的思想。

本专栏主要介绍postgresql 入门使用，数据库维护管理，通过这些使用来了解数据库原理，慢慢了解postgresql是什么样的数据库，能做那些事情，以及如何做好服务，最关键的是这些知识都是面试的必备项。

概述

在一些分析型业务中，通常会遇到一些非常复杂的SQL语句，多个子查询的联合，此时可以使用 common table expression (CTE) 方式的SQL写法，来让SQL更加简化和易于理解，本文就来分享一下postgresql中的CTE语言的写法，以及使用案例。

CTE语法介绍

common table expression (CTE), 翻译过来就是通用表表达式，它将子查询创建成临时表的形式，通过with子句嵌套在查询语句中，在主查询中引用这些临时表就可以，简化了普通SQL的写法，更加易于理解和维护。

CTE的SQL形式如下：

WITH cte_name (column1, column2, ...) AS (
    -- 临时表查询
    SELECT ...
)
-- 主查询，使用CTE
SELECT ...
FROM cte_name;

它主要包括以下几部分：

  • with子句，该关键字指示CTE语句的开始；
  • CTE表达式名, 指定CTE名字，名字有效范围是整个语句，所以整个语句中不能重名；
  • CTE目标列名，这是可选项，不指定时，默认为cte查询语句的select目标列;
  • CTE查询语句，它包括在AS关键字对应的括号中；可以是任意的SQL语句；
  • 主查询语句，主查询语句得到整个SQL的最终结果，它可以像引用普通表一样来引用CTE表达式名，这样就可以将复杂SQL拆解成几个CTE表达式，然后再引用；

数据准备

下面针对CTE的应用场景进行举例说明，为了方便举例，先创建以下几张表。

  1. 产品表 (Products)

这个表用于存储产品的信息。

字段 类型 描述
product_id INT PRIMARY KEY 产品的唯一标识符
product_name VARCHAR 产品的名称
price DECIMAL 产品的价格
category VARCHAR 产品的类别
  1. 订单表 (Orders)

这个表用于存储订单的信息。

字段 类型 描述
order_id INT PRIMARY KEY 订单的唯一标识符
product_id INT 与产品表关联的外键
quantity INT 订购的产品数量
region VARCHAR 订单所在的区域
order_date DATE 订单的日期 
-- 创建产品表  
CREATE TABLE products (  
    product_id INT PRIMARY KEY,  
    product_name VARCHAR(255) NOT NULL,  
    price DECIMAL(10, 2) NOT NULL,  
    category VARCHAR(255)  
);  
  
-- 创建订单表  
CREATE TABLE orders (  
    order_id INT PRIMARY KEY,  
    product_id INT,  
    quantity INT NOT NULL,  
    region VARCHAR(255) NOT NULL,  
    order_date DATE NOT NULL,  
    FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES Products(product_id)  
);

基本应用

当我们查询每个区域的销量时，可以使用如下CTE语句

with region_sales as (
  SELECT region, SUM(quantity) AS total_sales
    FROM orders
    GROUP BY region
)
select * from region_sales;

在这个例子中，CTE查询语句从基本表orders中得到每个区域的销量，在主查询中就可以直接引用CTE临时表了。

多个CTE

可以包含多个CTE语句，也就是CTEs，而且CTE之间也可以进行引用，递进的进行查询。

并行的 CTE

当我们想要查询销量最好的区域和销量最好的产品，那么可以用下面的语句。

with region_sales as (
  SELECT region, SUM(quantity) AS total_sales
    FROM orders
    GROUP BY region order by total_sales desc;
),
procduct_sales as (
  select products.product_name, sum(quantity) as total_sales 
    from orders, products 
    where orders.product_id = products.product_id
    group by orders.product_id,products.product_name  order by total_sales desc;
)
select (select  region from region_sales limit 1) as top_region, 
       (select product_name from procduct_sales limit 1) as top_product ;
  • 分别用两个CTE查询得到区域销量的排名和产品销量的排名；
  • 在主查询中，得到区域销量第一和产品销量的第一；

递进的 CTE

不同的CTE之间还可以引用，下面我们计算销售额最高的区域来演示一下：

with region_amount as (
  select region, orders.quantity * products.price as amount from orders, products where orders.product_id = products.product_id 
),
top_region as 
(
  select region, sum(amount) total_amount from region_amount group by region
)
select * from top_region order by total_amount desc;
  • 第一个CTE查询得到按区域分类的各产品销售额，但是区域有重复行；第二个CTE进一步进行计算，按区域计算得到销售总额；
  • 主查询得到全部区域的一个销售总额排序；

递归查询

有些时候，我们需要递归处理一些查询，此时就要用到WITH RECURSIVE这个关键字，它的SQL语句形式如下：

WITH RECURSIVE cte_name (column1, column2, ...)
AS(
    -- 非递归项
    SELECT select_list FROM table1 WHERE condition

    UNION [ALL]

    -- 递归语句
    SELECT select_list FROM cte_name WHERE recursive_condition
) 
SELECT * FROM cte_name;

递归的with语句形式与上面的非递归类型，只是递归的CTE语句中包含两部分：

  • 非递归项，这是第一次递归的结果，也就是起始值；
  • 递归项，开始n次递归调用，它调用CTE自身；直到查询返回值为空时，结束递归；并将n次查询结果通过union或union all合并形成最终结果集；
  • 前两者通过 union 或 union all进行合并，其中union的结果集会去掉重复的行；

递归的过程中，会产生临时表，存放本次递归的结果，下次递归时就从这个表进行查询，当表为空时就停止递归。

简单递归查询

下面我们来看一个简单的例子；

计算1到100的和，这是经常循环改递归的一个算法，这里用CTE查询来实现如下：

WITH RECURSIVE t(n) AS (
    VALUES (1)
  UNION ALL
    SELECT n+1 FROM t WHERE n  100
)
SELECT sum(n) FROM t;

当然它最常用的是进行图的遍历递归或者树的遍历递归查询。

总结

本文主要分享了CTE语句的基础用法，包括单个CTE，多个CTE，CTE之间引用，以及CTE中的递归用法，熟悉CTE的用法之后，对于之前复杂的SQL就可以改造成多个CTE的形式，更加易于理解和维护，大家可以尝试一下。

结尾

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作者邮箱：study@senllang.onaliyun.com
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