存储过程——公用表表达式(CTE)

shanzm-2020年5月15日 23:07:32

0. 背景说明

在编写存储过程的时候，大多数情况都会使用公用表表达式，本文对公用表表达式(CTE)作简单的介绍

①准备工作

创建一个产品表T_Product

CREATE TABLE [dbo].[T_Product]

(

	[Id] [bigint] IDENTITY(1,1) NOT NULL,--自增字段Id

	[Category] [nvarchar](50) NOT NULL,--产品种类

	[Name] [nvarchar](50) NOT NULL,--产品名

	[Price] [decimal](18, 0) NOT NULL,--产品价格

)

随便插入一些数据即可

②子表达式

了解公用表表达式之前我们要回顾一下SQL语句中的子查询

之前在我们在select语句中可以使用子查询，

例如：

select * from (select  * from  T_Product where Category='clothes' )T where T.Price>500`

这里就是使用了一个子查询:查询出T_Product表中的所有的种类为clothes的产品，子查询的结果表定义别名为T，我们在T表中继续查询所有Price大于500的产品

③表变量

子查询虽然不复杂，但是使用多层的子查询嵌套，则SQL语句会变得难以阅读，

当然，我们可以使用表变量，即：定义一个表变量，然后将子查询的结果集存入表变量中，以供后续的使用。

例如：

--声明一个表变量

declare @T table

(

    Id bigint not null ,

    Category nvarchar(50) not null,

    Name nvarchar(50) not nul ,

    Prince decimal not null

)

--将子查询的数据插入表变量中

insert into @T select * from T_Product where Category='clothes'

--使用表变量

select * from @T where  Price>500

④公用表表达式

将子查询放在了表变量@T中，这样做将使SQL语句更容易维护，但又会带来另一个问题，就是性能的损失。

由于表变量实际上使用了临时表，从而增加了额外的I/O开销，因此，表变量的方式并不太适合数据量大且频繁查询的情况。

为此，在SQL Server 2005中提供了另外一种解决方案，这就是公用表表达式（CTE），使用CTE，可以使SQL语句的可维护性，同时，CTE要比表变量的效率高得多。

这里就先演示一下使用CTE，具体的语法细节后面做说明

--声明一个CTE

with T as

(

    select * from T_Product where Category='clothes'

)

--使用CTE

select * from T where Price >500

这里我们就是使用公用表表达式替换这里的子查询的结果集。

所以使用使用with&as定义的公用表表达式也称为子查询部分（subquery factoring）

同时，公用表表达式在存储过程中可以用于代替视图的使用，在某个存储过程中需要使用是个结果集，我们没必要为其创建一个视图，可以使用公用表表达式。

1. 定义及语法细节

1.1 基本定义

定义：公用表表达式(Common Table Expression) 是SQL Server2005版本的引入的一个特性。CTE可以看组是一个临时的结果集，可以再接下来来的一个select,insert,update,delete,merge语句中多次引用。使用公用表达式CTE可以让语句更加清晰简练。

简而言之：公用表表达式就是用于临时存储结果集。

1.2 基本语法

创建一个公用表表达式,并使用改公用表表达式的基本语法：

with  subquery_name(column1，column2，column3……)--定义一个CTE

as

(

    select  column1，column2，column3  from  table_name

)

select * from subquery_name--　引用CTE

注意事项：

公用表表达式只能使用在其定义后的第一个sql语句中，否则会报错
定义CTE的时候，可以省略列名，即最终的该CTE的列名就是该CTE中select查询的结果，但是我现在觉得尽量不要省略，可以方便后续阅读。

正确示例：

with temp as

(

select * from T_Product where Category='外套'

)

select * from temp as temp1 left join temp as temp2 on temp1.Id =temp2.Id

上面是声明了一个公用表表达式temp,在其之后的第一句sql语句中使用到temp,完全没有问题。

错误示例：

with temp as

(

select * from T_Product where Category='外套'

)

select * from temp  --公用表表达式temp之后的第一句sql语句

select * from temp as temp1 left join temp as temp2 on temp1.Id =temp2.Id--公用表表达式temp之后的第二句sql语句

结果是报错：显示第一句sql语句已执行，但是第二句sql语句报错“对象名'temp'无效”

正是因为只有CTE之后的第一句sql语句可以使用该CTE，所以如果CTE的表达式名称与某个数据表或视图重名，则紧跟在该CTE后面的SQL语句使用的仍然是CTE

CTE语法细节：

如果将 CTE 用在属于批处理的一部分的语句中，那么在CTE之前的语句必须以分号结尾。

【补充】：批处理是指从应用程序一次性地发送一组完整sql语句到sql server上执行,批处理的所有语句被当做一个整体,被成批地分析,编译和执行，所有的批处理指令以GO 作为结束标志。同时写多个批处理，如果前面所有的批处理没有问题，最后一个有错误那么前面所有的批处理都不会执行
CTE中的sql语句是不能使用order by语句，除非select语句中有top（其实这里我也没有想明白，理论上子查询使用order by完全是没有问题的）
前面的with子句定义的查询在后面的with子句中可以使用。但是一个with子句内部不能嵌套with子句

1.3 多个CTE同时声明

这里就要思考一个问题了，那就是若是在语句sql语句中需要多个公用表表达式，我们可以连续的声明多个公用表表达式，但是注意只需要在第一个公用表表达式上使用with,之后相连的则不需在使用with

with temp1 as

(

    select * from T_Product where Category='外套'

)

,temp2 as--注意这里不在需要使用with ,但是不要忘记as

(

    select * from T_Product where Category='裤子'

)

select * from temp1 ,temp2 where temp1.Price=temp2.Price

1.4 CTE嵌套使用

一次声明的多个公用表表达式，后面的公用表表达式可以使用前面的公用表表达式

例如：

with temp1 as

(

    select * from T_Product where Category='外套'

)

,temp2 as

(

    select * from temp1 where Price>200--在相连的第二个CTE中使用第一个CTE

)

select * from temp2

2. CTE递归查询

2.1 简介

递归查询主要用于层次结构的查询，从叶级（Leaf Level）向顶层（Root Level）查询，或从顶层向叶级查询，或递归的路径（Path）。

递归 CTE 定义至少必须包含两个 CTE 查询定义，一个定位点成员和一个递归成员。可以定义多个定位点成员和递归成员；但必须将所有定位点成员查询定义置于第一个递归成员定义之前。

第一个子查询称作定点（Anchor）子查询：定点查询只是一个返回有效表的查询，用于设置递归的初始值；

第二个子查询称作递归子查询：该子查询调用CTE名称，触发递归查询，实际上是递归子查询调用递归子查询；

两个子查询使用union all，求并集；

2.2 准备工作

创建一个公司表，公司中的部门是分等级的，PId即该部门的上一级部门

CREATE TABLE [dbo].[Company]

(

	[Id] [bigint] IDENTITY(1,1) NOT NULL,

	[PId] [bigint] NOT NULL,

	[Name] [nvarchar](50) NOT NULL,

)

插入数据,我们使用行政等级模拟上下级部门:

Id        PId       Name

--------- --------- ----------

1         0         中国

2         1         江苏省

3         2         苏州市

4         3         吴中区

5         1         山东省

6         5         济南市

7         5         青岛市

8         5         烟台市

9         2         南京市

11        9         玄武区

2.3 计算每个部门的等级序列

USE [ShanTest]

GO 

with temp as

(

	select *,0 as Level from Company where Pid =0

	union all

	select c.Id,c.Pid,c.Name,temp.Level+1 as Level

	from  Company as c,temp  where temp.Id=c.Pid

)

select * from temp

运行测试结果：

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

2         1         江苏省          1

5         1         山东省          1

6         5         济南市          2

7         5         青岛市          2

8         5         烟台市          2

3         2         苏州市          2

9         2         南京市          2

11        9         玄武区          3

4         3         吴中区          3

简单的理一理这里的递归：

首先：

select *,0 as Level from Company where Pid =0

结果是：

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

接着：

union all

select c.Id,c.Pid,c.Name,temp.Level+1 as Level from  Company as c,temp  where c.Pid=temp .Id

第一次递归结果：

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

2         1         江苏省          1

5         1         山东省          1

第二次递归结果：

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

2         1         江苏省          1

5         1         山东省          1

6         5         济南市          2

7         5         青岛市          2

8         5         烟台市          2

3         2         苏州市          2

9         2         南京市          2

第三次递归结果：

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

2         1         江苏省          1

5         1         山东省          1

6         5         济南市          2

7         5         青岛市          2

8         5         烟台市          2

3         2         苏州市          2

9         2         南京市          2

11        9         玄武区          3

4         3         吴中区          3

【注意】：

递归CTE可能会出现无限递归。从而大量消耗SQL Server的服务器资源.因此，SQL Server提供了OPTION选项，可以设定最大的递归次数。

这个最大递归次数往往是根据数据所代表的具体业务相关的，比如这里，我们定义最大递归数是2：option(maxrecursion 2)
递归查询没有显式的递归终止条件，只有当递归子查询返回空结果集（没有数据行返回）或是超出了递归次数的最大限制时，才停止递归。

USE [ShanTest]

GO 

with temp as

(

	select *,0 as Level from Company where Pid =0

	union all

	select c.Id,c.Pid,c.Name,temp.Level+1 as Level

	from  Company as c,temp  where c.Pid=temp .Id

)

select * from temp

option(maxrecursion 2)--设置最大递归数是2

则结果现实如下，即最大递归两次则只能查询到市一级，无法查询到区一级

Id        PId       Name           Level

--------- --------- ------------   ------------

1         0         中国            0

2         1         江苏省          1

5         1         山东省          1

6         5         济南市          2

7         5         青岛市          2

8         5         烟台市          2

3         2         苏州市          2

9         2         南京市          2

消息 530，级别 16，状态 1，第 6 行

语句被终止。完成执行语句前已用完最大递归 2。

2.4 查询所有的子级与父级匹配结果

作为层级结构，可以使用自连接查询每个部门的上级部门：

--隐式内连接

select  a.Id ,a.Pid ,a.Name ,b.Name as PName

from Company a ,Company b where a.Pid=b.Id 

--显式内连接：

select a.Id ,a.Pid ,a.Name ,b.Name as PName

from Company a inner join Company b on a.Pid =b.Id

查询结果：

Id       Pid      Name         PName

-------- -------- ---------   ----------

2        1        江苏省       中国

3        2        苏州市       江苏省

4        3        吴中区       苏州市

5        1        山东省       中国

6        5        济南市       山东省

7        5        青岛市       山东省

8        5        烟台市       山东省

9        2        南京市       江苏省

11       9        玄武区       南京市

下面演示使用递归CTE实现，所有的子级匹配所有的父级

with subq as

(

	select  Id ,Pid ,Name  ,Name as PName

	from Company  where Pid =0

	union all

	select  c.Id ,c.Pid,c.Name  ,s.Name as PName

	from subq as s inner join  Company as c on s.Id =c.Pid

	--from subq as s,Company as c where s.Id=c.Pid

)

select * from subq

Id       Pid      Name          PName

-------- -------- ----------   ---------

1        0        中国          中国

2        1        江苏省        中国

5        1        山东省        中国

6        5        济南市        山东省

7        5        青岛市        山东省

8        5        烟台市        山东省

3        2        苏州市        江苏省

9        2        南京市        江苏省

11       9        玄武区        南京市

4        3        吴中区        苏州市

理解递归的方式就是，从头理一理：

首先：

select  Id ,Pid ,Name  ,Name as PName from Company  where Pid =0

结果是：

Id       Pid      Name          PName

-------- -------- ----------   ---------

1        0        中国          中国

接着

select  c.Id ,c.Pid,c.Name  ,s.Name as PName  from subq as s inner join  Company as c on s.Id =c.Pid

第一次递归结果：

Id       Pid      Name          PName

-------- -------- ----------   ---------

1        0        中国          中国

2        1        江苏省        中国

5        1        山东省        中国

第二次递归：

Id       Pid      Name          PName

-------- -------- ----------   ---------

1        0        中国          中国

2        1        江苏省        中国

5        1        山东省        中国

6        5        济南市        山东省

7        5        青岛市        山东省

8        5        烟台市        山东省

3        2        苏州市        江苏省

9        2        南京市        江苏省

第三次递归

Id       Pid      Name          PName

-------- -------- ----------   ---------

1        0        中国          中国

2        1        江苏省        中国

5        1        山东省        中国

6        5        济南市        山东省

7        5        青岛市        山东省

8        5        烟台市        山东省

3        2        苏州市        江苏省

9        2        南京市        江苏省

11       9        玄武区        南京市

4        3        吴中区        苏州市

2.5 父查子-查询某个部门的下级部门

比如说，这里查询表中所有江苏省以下的行政区域

with temp as

(

	select * from Company where Id=2--江苏省的Id是2，所以递归初始值就是2

	union all

	select c.*

	from temp ,szmCompany as c where temp.Id =c.Pid

)

select * from temp

--option(maxrecursion 1)

查询结果：

Id     Pid    Name

------ ------ ----------

2      1      江苏省

3      2      苏州市

9      2      南京市

10     9      玄武区

4      3      吴中区

其实这里，若是我们只需要江苏省的下一级（即：市级），而不需要下下级（即：区县级）

则可以设置递归的次数为1即可：option(maxrecursion 1)

结果为：

Id     Pid    Name

------ ------ ----------

2      1      江苏省

3      2      苏州市

9      2      南京市

消息 530，级别 16，状态 1，第 1 行

语句被终止。完成执行语句前已用完最大递归 1。

2.6 子查父-查询某个下级部门的上级部门

通过子部门查询其父部门，比如查询吴中区的上级行政区域

with temp as

(

	select *  from Company where Id=4--吴中区Id

	union all

	select c.*

	from temp ,Company as c where temp.Pid =c.Id

)

select * from temp

--option(maxrecursion 1)

查询结果：

Id    Pid   Name

----- ----- --------

4     3     吴中区

3     2     苏州市

2     1     江苏省

1     0     中国

若是只需要查询吴中区的直系上级行政区域，则只要限制最大递归次数为1即可

当然，若是只需要查直系上级，我们可以使用之前的上下级匹配的结果集，筛选特定的记录：

select * from

(

    select a.* ,b.Name as PName from Company as a ,Company as b where a.Pid=b.Id--所有的上下级匹配结果集

)X

where X.Id =4--吴中区Id

查询结果：

Id     Pid     Name       PName

------ ------- --------- ----------

4      3       吴中区      苏州市

3. 参考

【待读】：

想要找一本关于存储过程的书籍，一直没有找到，所以都是在网上的一些博文中学习相关的技巧和语法细节

感觉不系统，隐隐约约感觉自己关于T-SQL以及存储过程的使用还有许多不了解的地方！