CTE（Common Table Expressions）的使用与查询简化

好的，各位朋友，欢迎来到今天的“查询炼金术”课堂！🧙‍♂️ 今天我们要聊的是一个能让你的SQL代码瞬间优雅起来的“小魔法”—— CTE，也就是Common Table Expressions，中文名曰：公共表表达式。

别被这高大上的名字吓到，其实它就是一个SQL里的“小抄”，或者说“临时视图”，能帮你把复杂的查询拆解成更小、更易懂的片段，从而让你的SQL代码更加清晰、易于维护，甚至还能提高查询效率！听起来是不是很诱人？😎

一、什么是CTE？它能干啥？

想象一下，你要做一道大菜，比如“满汉全席”。如果让你一口气从头做到尾，估计你会累趴下。但是，如果你先把各种食材分别处理好，切好肉丁，洗好蔬菜，熬好高汤，然后再把它们组合起来，是不是就轻松多了？

CTE就像是这个“食材预处理”的过程。它允许你定义一个命名的临时结果集，这个结果集只在当前查询中有效。你可以把它理解成一个临时的视图，但它比视图更灵活，因为它是内联定义的，而且不会像视图那样永久存储在数据库中。

CTE的主要用途：

简化复杂查询： 将一个复杂的查询拆解成多个逻辑清晰的步骤，每个CTE负责完成一部分任务，最后再把它们组合起来。
提高代码可读性： 通过给每个CTE一个有意义的名字，可以清晰地表达它的用途，让代码更易于理解和维护。
递归查询： CTE最强大的功能之一，可以用来处理层次结构的数据，比如组织结构、菜单树等。
在同一个查询中多次引用： 避免重复计算，提高查询效率。
替代子查询： 有时候，CTE可以更清晰地表达子查询的逻辑。

二、CTE的语法结构：

CTE的语法非常简单，它的基本结构如下：

WITH CTE_Name AS (
    -- CTE查询语句
)
SELECT ... -- 使用CTE的查询语句

WITH 关键字：声明开始定义CTE。
CTE_Name：你给这个CTE起的名字，就像给你的菜起的名字一样，要简洁明了，让人一看就知道它是干啥的。
AS 关键字：连接CTE的名字和查询语句。
()：括号里是CTE的查询语句，它可以是任何有效的SELECT语句。
SELECT ...：使用CTE的查询语句，这个查询语句可以引用前面定义的CTE。

举个栗子：

假设我们有一个employees表，包含员工的id、name、department和salary字段。我们想找出工资高于平均工资的员工。

不使用CTE：

SELECT id, name, department, salary
FROM employees
WHERE salary > (SELECT AVG(salary) FROM employees);

使用CTE：

WITH AverageSalary AS (
    SELECT AVG(salary) AS avg_salary
    FROM employees
)
SELECT id, name, department, salary
FROM employees, AverageSalary
WHERE salary > AverageSalary.avg_salary;

或者更现代化的写法：

WITH AverageSalary AS (
    SELECT AVG(salary) AS avg_salary
    FROM employees
)
SELECT e.id, e.name, e.department, e.salary
FROM employees e
JOIN AverageSalary a ON e.salary > a.avg_salary;

在这个例子中，我们首先定义了一个名为AverageSalary的CTE，它计算了所有员工的平均工资。然后在后面的SELECT语句中，我们引用了这个CTE，用它来过滤出工资高于平均工资的员工。

三、CTE的进阶用法：

1. 多个CTE：

你可以在一个查询中定义多个CTE，它们之间用逗号分隔。后面的CTE可以引用前面定义的CTE，就像搭积木一样，一步一步构建出最终的结果。

WITH
    AverageSalary AS (
        SELECT AVG(salary) AS avg_salary
        FROM employees
    ),
    HighSalaryEmployees AS (
        SELECT id, name, department, salary
        FROM employees, AverageSalary
        WHERE salary > AverageSalary.avg_salary
    )
SELECT id, name, department, salary
FROM HighSalaryEmployees
ORDER BY salary DESC;

在这个例子中，我们定义了两个CTE：AverageSalary和HighSalaryEmployees。HighSalaryEmployees CTE引用了AverageSalary CTE，用来过滤出工资高于平均工资的员工。

2. 递归CTE：

递归CTE是CTE最强大的功能之一，它可以用来处理层次结构的数据。递归CTE的语法稍微复杂一点，它包含两个部分：

锚定成员（Anchor Member）： 这是递归的起点，它是一个非递归的SELECT语句。
递归成员（Recursive Member）： 这是递归的部分，它引用CTE本身，并使用UNION ALL与锚定成员连接。

举个栗子：

假设我们有一个categories表，包含分类的id、name和parent_id字段。我们想找出某个分类的所有子分类。

WITH RECURSIVE Subcategories AS (
    -- 锚定成员：找到根分类
    SELECT id, name, parent_id
    FROM categories
    WHERE id = 1  -- 假设根分类的id是1
    UNION ALL
    -- 递归成员：找到子分类的子分类
    SELECT c.id, c.name, c.parent_id
    FROM categories c
    JOIN Subcategories s ON c.parent_id = s.id
)
SELECT id, name, parent_id
FROM Subcategories;

在这个例子中，我们首先定义了一个名为Subcategories的递归CTE。

锚定成员选择了根分类（id为1的分类）。
递归成员连接了categories表和Subcategories CTE，找到所有parent_id等于Subcategories CTE中id的分类。

这个过程会一直重复，直到找不到更多的子分类为止。最终，Subcategories CTE会包含所有根分类的子分类。

3. CTE与窗口函数：

CTE可以和窗口函数一起使用，让你的查询更加强大。你可以先在CTE中计算出窗口函数的结果，然后再在后面的SELECT语句中使用这些结果。

举个栗子：

假设我们有一个orders表，包含订单的id、customer_id和order_date字段。我们想找出每个客户最近一次下单的日期。

WITH CustomerOrders AS (
    SELECT
        id,
        customer_id,
        order_date,
        ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date DESC) AS row_num
    FROM orders
)
SELECT id, customer_id, order_date
FROM CustomerOrders
WHERE row_num = 1;

在这个例子中，我们首先定义了一个名为CustomerOrders的CTE。我们在CTE中使用了ROW_NUMBER()窗口函数，它为每个客户的订单按照下单日期倒序编号。然后在后面的SELECT语句中，我们只选择了row_num为1的订单，也就是每个客户最近一次下单的订单。

四、CTE的优点和缺点：

优点：

提高代码可读性： 将复杂的查询拆解成多个逻辑清晰的步骤，让代码更易于理解和维护。
避免重复计算： 可以在同一个查询中多次引用CTE，避免重复计算，提高查询效率。
递归查询： 可以用来处理层次结构的数据。
替代子查询： 有时候，CTE可以更清晰地表达子查询的逻辑。
代码组织性好： 方便模块化查询，提高代码复用性。

缺点：

只在当前查询中有效： CTE是临时的，它只在当前查询中有效，不能在其他查询中使用。
性能问题： 在某些情况下，CTE可能会导致性能问题。例如，如果CTE的查询语句非常复杂，或者CTE被多次引用，可能会影响查询效率。
调试困难： 当 CTE 嵌套层数过多时，调试可能会变得困难。

五、CTE的最佳实践：

给CTE起一个有意义的名字： 让人一看就知道它是干啥的。
尽量保持CTE的简洁： 每个CTE只负责完成一个简单的任务。
避免过度使用CTE： 不要为了使用CTE而使用CTE，只有在能够提高代码可读性和可维护性的情况下才使用CTE。
注意性能问题： 在使用CTE时，要考虑性能问题。如果CTE的查询语句非常复杂，或者CTE被多次引用，可以考虑使用临时表或者视图来替代CTE。
善用注释： 在复杂的 CTE 结构中，添加注释可以帮助理解代码的逻辑。

六、一些幽默的总结：

CTE就像SQL界的“乐高积木”，可以把复杂的查询拼成一个个清晰的小模块。
使用CTE，可以让你的SQL代码看起来像一位优雅的诗人，而不是一位只会堆砌代码的码农。
如果你还在写一堆嵌套的子查询，那么赶紧拥抱CTE吧！它会让你爱上写SQL的。😍
记住，优秀的SQL代码不仅要能跑，还要能让人看懂！CTE就是你提高代码可读性的秘密武器。

七、最后的思考题：

假设你有一个products表，包含产品的id、name、category_id和price字段，还有一个categories表，包含分类的id、name和parent_id字段。请用CTE找出某个分类及其所有子分类下的所有产品的平均价格。

提示： 你需要用到递归CTE和JOIN操作。

希望今天的课程对你有所帮助！祝你在SQL的世界里玩得开心！ 🚀

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