CTE（Common Table Expressions）的使用与查询简化

CTE：查询界的“瑞士军刀”，让你的SQL像诗一样优雅！

各位观众老爷，女士们先生们，欢迎来到今天的“SQL奇技淫巧”讲堂！今天我们要聊的，是SQL世界里的一件神器，一个能让你的SQL语句化繁为简、优雅如诗的利器——CTE，也就是Common Table Expressions，中文名叫“通用表表达式”。

别被这个听起来高大上的名字吓跑，其实CTE就像是SQL中的“临时变量”，只不过它存储的是一张表，而不是一个简单的数值。它能帮你把复杂的查询分解成更小的、更易于理解的逻辑单元，让你的SQL代码更清晰、更易于维护。

如果你觉得你的SQL语句已经长得像电话号码一样，让人望而生畏；如果你经常在同一个查询里重复使用相同的子查询，觉得效率低下；如果你想让你的同事（或者未来的自己）更容易理解你的代码，那么，CTE绝对是你不能错过的“秘密武器”。

为什么要用CTE？它到底香在哪里？

想象一下，你正在烹饪一道复杂的菜肴，比如佛跳墙。没有CTE，你就只能把所有食材一股脑地丢进锅里，然后祈祷最终的味道还不错。有了CTE，你就可以先把食材按照类别进行预处理，比如先把海参泡发，再把鲍鱼去壳，然后分别烹饪，最后再把它们组合在一起，这样才能保证每一道食材都发挥出最佳的风味。

CTE的作用就是类似这样，它能将一个复杂的SQL查询分解成若干个逻辑清晰的步骤，让你更容易理解、调试和优化。

具体来说，CTE的优势主要体现在以下几个方面：

提高代码可读性： 将复杂的查询分解成更小的、更易于理解的逻辑单元，让代码更清晰、更易于维护。就像把一首长诗分成几段，每一段都表达一个独立的思想，读起来更流畅。
避免代码重复： 如果你在同一个查询里多次使用相同的子查询，就可以使用CTE来定义这个子查询，然后在多个地方引用它，避免代码冗余，提高代码复用性。
简化递归查询： CTE可以用于递归查询，解决树形结构数据的查询问题，比如查找某个节点的所有子节点。这是传统SQL查询很难做到的。
提高查询性能： 虽然CTE本身并不能保证查询性能一定提高，但在某些情况下，它可以帮助SQL引擎更好地优化查询计划，从而提高查询效率。

CTE的语法：简单易学，一学就会！

CTE的语法非常简单，只需要记住以下几个关键点：

使用WITH关键字来定义CTE。
每个CTE都有一个名称，用于在后续的查询中引用它。
CTE的定义必须包含一个AS关键字，后面跟着一个用括号括起来的SELECT语句，这个SELECT语句就是CTE的内容。
可以定义多个CTE，用逗号分隔。
CTE的定义必须放在查询的最前面。

WITH
  CTE_名称1 AS (
    SELECT ...
  ),
  CTE_名称2 AS (
    SELECT ...
  )
SELECT ...
FROM CTE_名称1
JOIN CTE_名称2 ON ...
WHERE ...;

让我们用几个例子来说明CTE的用法：

例1：找出销售额最高的5个产品

假设我们有一个名为Orders的表，包含以下字段：

OrderID：订单ID
ProductID：产品ID
Quantity：数量
UnitPrice：单价

我们需要找出销售额最高的5个产品。不用CTE，你可能会写出这样的SQL：

SELECT ProductID, SUM(Quantity * UnitPrice) AS TotalSales
FROM Orders
GROUP BY ProductID
ORDER BY TotalSales DESC
LIMIT 5;

这很简单，不是吗？但是，如果我们需要知道这5个产品的平均单价呢？你可能需要在上面的查询基础上再套一层子查询，代码会变得更复杂。

现在，让我们用CTE来解决这个问题：

WITH
  Top5Products AS (
    SELECT ProductID, SUM(Quantity * UnitPrice) AS TotalSales
    FROM Orders
    GROUP BY ProductID
    ORDER BY TotalSales DESC
    LIMIT 5
  )
SELECT
  tp.ProductID,
  tp.TotalSales,
  AVG(o.UnitPrice) AS AveragePrice
FROM Top5Products tp
JOIN Orders o ON tp.ProductID = o.ProductID
GROUP BY tp.ProductID, tp.TotalSales;

在这个例子中，我们定义了一个名为Top5Products的CTE，它包含了销售额最高的5个产品的信息。然后，我们在主查询中引用了这个CTE，并计算了这5个产品的平均单价。

是不是感觉代码更清晰、更易于理解了？就像把复杂的问题分解成更小的、更易于解决的子问题一样。

例2：计算每个部门的平均工资以及高于平均工资的员工数量

假设我们有两个表，Employees和Departments，包含以下字段：

Employees:
- EmployeeID：员工ID
- EmployeeName：员工姓名
- Salary：工资
- DepartmentID：部门ID
Departments:
- DepartmentID：部门ID
- DepartmentName：部门名称

我们需要计算每个部门的平均工资，以及高于该部门平均工资的员工数量。

WITH
  DepartmentAvgSalary AS (
    SELECT
      DepartmentID,
      AVG(Salary) AS AvgSalary
    FROM Employees
    GROUP BY DepartmentID
  )
SELECT
  d.DepartmentName,
  das.AvgSalary,
  COUNT(CASE WHEN e.Salary > das.AvgSalary THEN 1 END) AS EmployeesAboveAvg
FROM Departments d
JOIN DepartmentAvgSalary das ON d.DepartmentID = das.DepartmentID
JOIN Employees e ON d.DepartmentID = e.DepartmentID
GROUP BY d.DepartmentName, das.AvgSalary;

在这个例子中，我们定义了一个名为DepartmentAvgSalary的CTE，它包含了每个部门的平均工资。然后，我们在主查询中引用了这个CTE，并计算了每个部门高于平均工资的员工数量。

这个例子展示了CTE的另一个优势：它可以让你在同一个查询中多次使用相同的数据集，而不需要重复计算。

例3：使用CTE进行递归查询，查找某个节点的所有子节点

假设我们有一个名为Categories的表，用于存储商品分类信息，包含以下字段：

CategoryID：分类ID
CategoryName：分类名称
ParentID：父分类ID

我们需要查找某个分类的所有子分类。这是一个典型的递归查询问题。

WITH RECURSIVE
  SubCategories AS (
    SELECT
      CategoryID,
      CategoryName,
      ParentID
    FROM Categories
    WHERE CategoryID = 1  -- 假设我们要查找ID为1的分类的所有子分类
    UNION ALL
    SELECT
      c.CategoryID,
      c.CategoryName,
      c.ParentID
    FROM Categories c
    JOIN SubCategories sc ON c.ParentID = sc.CategoryID
  )
SELECT *
FROM SubCategories;

在这个例子中，我们使用了WITH RECURSIVE关键字来定义一个递归CTE，名为SubCategories。这个CTE首先选择ID为1的分类作为起始节点，然后递归地查找它的所有子分类。

这个例子展示了CTE在处理树形结构数据时的强大能力。

CTE的注意事项：没有金刚钻，别揽瓷器活！

虽然CTE有很多优点，但在使用时也需要注意以下几点：

CTE的作用域仅限于当前查询： CTE只能在定义它的查询中使用，不能在其他查询中使用。
CTE不能被索引： CTE本质上是一个临时表，不会被创建索引。因此，如果CTE包含大量数据，可能会影响查询性能。
CTE的定义顺序很重要： 如果一个CTE依赖于另一个CTE，那么被依赖的CTE必须在前面定义。
循环引用会导致错误： CTE不能循环引用自身，除非使用WITH RECURSIVE关键字进行递归查询。

CTE vs. 临时表：英雄惜英雄！

你可能会问，CTE和临时表有什么区别？它们都是用于存储中间结果的，为什么要使用CTE而不是临时表？

简单来说，CTE和临时表都是解决复杂SQL问题的方法，但是它们的应用场景和特性有所不同。

特性	CTE	临时表
作用域	当前查询	当前会话
生命周期	查询结束时自动销毁	会话结束时自动销毁
是否需要创建	不需要显式创建	需要显式创建
是否可以索引	不可以	可以
代码可读性	更高，因为定义和使用在同一个查询中	较低，需要分开创建和使用
性能	某些情况下可能更好，因为SQL引擎可以更好地优化查询计划	某些情况下可能更好，因为可以创建索引

总的来说，如果你的中间结果只需要在当前查询中使用，并且不需要创建索引，那么CTE是一个更好的选择，因为它更简洁、更易于维护。如果你的中间结果需要在多个查询中使用，或者需要创建索引，那么临时表可能更适合。

总结：CTE，SQL世界的“瑞士军刀”！

CTE是一种强大的SQL工具，可以帮助你简化复杂的查询、提高代码可读性、避免代码重复、简化递归查询，并在某些情况下提高查询性能。

掌握CTE的使用，就像拥有了一把SQL世界的“瑞士军刀”，让你在处理各种复杂的查询问题时都能游刃有余。

希望今天的讲堂能让你对CTE有一个更深入的了解。记住，写出优雅的SQL代码，就像写诗一样，需要不断地学习和实践。

祝你SQL之路，一路顺风！ 🚀

CTE：查询界的“瑞士军刀”，让你的SQL像诗一样优雅！

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