【MySQL】数据库函数通关教程下篇（窗口函数专题）

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本文来自专栏：MySQL8.0学习笔记
本文参考视频：MySQL数据库全套教程
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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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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。

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
);

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

  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

  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()

与 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

  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

  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

  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：

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… …

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

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

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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