結(jié)構(gòu)化查詢語言（SQL）是一種廣泛使用的工具，用于管理和操作數(shù)據(jù)庫。基本的SQL查詢簡單易學(xué)，但掌握高級(jí)SQL技術(shù)可以將您的數(shù)據(jù)分析和管理能力提升到新的高度。

高級(jí)SQL技術(shù)是指一系列功能和函數(shù)，使您能夠?qū)?shù)據(jù)執(zhí)行復(fù)雜操作，例如聚合、連接、子查詢、窗口函數(shù)和遞歸查詢。

通過深入了解SQL的高級(jí)特性和技巧，您可以更有效地進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和管理，為您的工作帶來更大的價(jià)值。

本文將詳細(xì)介紹以下技術(shù)，并使用具體且易于理解的示例。

1. 窗口函數(shù)

窗口函數(shù)支持在與當(dāng)前行相關(guān)的一組行上執(zhí)行計(jì)算，可以根據(jù)指定的窗口定義進(jìn)行聚合、排序和分析操作。這種計(jì)算方式可以提供更靈活和精確的數(shù)據(jù)分析能力。

例如；有一個(gè)名為orders的表，其中包含以下列：order_id、customer_id、order_date和order_amount。您想要計(jì)算每個(gè)客戶的銷售總額，按其訂單日期排序。您可以使用SUM窗口函數(shù)來實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)：

SELECT order_id, customer_id, order_date, order_amount,
  SUM(order_amount) OVER (
    PARTITION BY customer_id
    ORDER BY order_date
    ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW
  ) AS running_total
FROM orders;

在此示例中，SUM函數(shù)應(yīng)用于order_amount列，并按customer_id列進(jìn)行分區(qū)。這意味著每個(gè)客戶的累計(jì)銷售額將分別計(jì)算。

ORDER BY子句指定應(yīng)使用訂單日期來確定每個(gè)分區(qū)內(nèi)行的順序。這意味著將按客戶訂單的順序計(jì)算累計(jì)銷售額。

ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW子句指定計(jì)算的窗口框架應(yīng)包括從分區(qū)開始到當(dāng)前行為止的所有行。這意味著將從每個(gè)客戶的第一筆訂單開始計(jì)算累計(jì)銷售額，直到包括當(dāng)前訂單。

查詢的結(jié)果將是一個(gè)包含與orders表相同列的表，以及一個(gè)名為running_total的附加列，其中包含每個(gè)客戶的累計(jì)銷售額，按其訂單日期排序。

通過在SQL中使用窗口函數(shù)，您可以對(duì)數(shù)據(jù)執(zhí)行復(fù)雜計(jì)算，并深入了解業(yè)務(wù)。此示例演示了如何為每個(gè)客戶計(jì)算累計(jì)銷售額，但是您可以使用窗口函數(shù)執(zhí)行許多其他類型的計(jì)算，例如計(jì)算移動(dòng)平均值、排名數(shù)據(jù)等。

2. 公共表達(dá)式（CTEs）

公共表達(dá)式（CTEs）支持您在SQL查詢中定義一個(gè)臨時(shí)結(jié)果集，并將其命名為一個(gè)表，以便在后續(xù)的SQL語句中引用和使用該臨時(shí)結(jié)果集。這種方式可以提高查詢的可讀性和可維護(hù)性，并使查詢邏輯更加模塊化和靈活。

假設(shè)有一個(gè)名為employees的表，其中包含以下列：employee_id、employee_name、department_id和salary。您想要計(jì)算每個(gè)部門的平均工資，然后找到其工資高于部門平均工資的員工。為此，您可以使用CTE首先計(jì)算每個(gè)部門的平均工資，然后在第二個(gè)查詢中使用該CTE查找其工資高于部門平均工資的員工。

WITH department_avg_salary AS (
  SELECT department_id, AVG(salary) AS avg_salary
  FROM employees
  GROUP BY department_id
)

SELECT employee_id, employee_name, salary, department_avg_salary.avg_salary
FROM employees
INNER JOIN department_avg_salary ON employees.department_id = department_avg_salary.department_id
WHERE salary > department_avg_salary.avg_salary;

在此示例中，第一個(gè)查詢定義了一個(gè)名為department_avg_salary的CTE。該CTE使用AVG函數(shù)和GROUP BY子句計(jì)算每個(gè)部門的平均工資，將員工按其部門分組。

然后，第二個(gè)查詢將department_avg_salary CTE視為表格，并將其與employees表格在department_id列上連接。結(jié)果由WHERE子句過濾，僅包括其工資高于其部門平均工資的員工。在這種情況下使用CTE的優(yōu)點(diǎn)在于它允許您將問題分解為兩個(gè)步驟：首先計(jì)算每個(gè)部門的平均工資，然后選擇其工資高于其部門平均工資的員工。通過將計(jì)算分成兩個(gè)步驟，查詢更易于閱讀和維護(hù)。

CTEs也可以用于許多其他情況，例如遞歸查詢、復(fù)雜連接等。通過使用CTE，您可以使SQL查詢更易于閱讀和理解。

3. 聚合函數(shù)

聚合函數(shù)是用于對(duì)一組值進(jìn)行計(jì)算并返回單個(gè)結(jié)果值的函數(shù)。它們可以在表的多行或多列之間執(zhí)行計(jì)算，并且能夠以有意義的方式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總。在SQL中，最常見的聚合函數(shù)包括SUM（求和）、AVG（平均值）、MIN（最小值）、MAX（最大值）和COUNT（計(jì)數(shù)）。這些函數(shù)在數(shù)據(jù)分析和報(bào)告中非常實(shí)用，可以幫助我們快速獲得對(duì)數(shù)據(jù)集的總結(jié)統(tǒng)計(jì)信息。

例如，有一個(gè)名為sales的表，其中包含以下列：sale_id、product_id、sale_date、sale_amount和region。您想要計(jì)算每個(gè)產(chǎn)品的總銷售額和平均銷售額，以及每個(gè)地區(qū)的暢銷產(chǎn)品。為此，您可以使用聚合函數(shù)按產(chǎn)品和地區(qū)分組銷售，并計(jì)算總銷售額和平均銷售額，以及找到每個(gè)地區(qū)的暢銷產(chǎn)品。

SELECT 
  product_id, 
  AVG(sale_amount) AS avg_sale_amount, 
  SUM(sale_amount) AS total_sale_amount, 
  region, 
  RANK() OVER (PARTITION BY region ORDER BY SUM(sale_amount) DESC) AS rank
FROM sales
GROUP BY product_id, region;

在此示例中，查詢有三個(gè)聚合函數(shù)：AVG、SUM和RANK。

AVG函數(shù)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)品和地區(qū)的平均銷售額，而SUM函數(shù)計(jì)算每個(gè)產(chǎn)品和地區(qū)的總銷售額。GROUP BY子句按產(chǎn)品和地區(qū)分組銷售。

RANK函數(shù)用于查找每個(gè)地區(qū)的暢銷產(chǎn)品。OVER子句指定應(yīng)單獨(dú)對(duì)每個(gè)地區(qū)進(jìn)行排名，而PARTITION BY子句指定要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分區(qū)的列（在本例中為region）。ORDER BY子句指定排名應(yīng)基于每個(gè)地區(qū)中每種產(chǎn)品的銷售金額總和，并按降序排列。

查詢結(jié)果包括product_id、region、total_sale_amount、avg_sale_amount和rank列。rank列指示每個(gè)地區(qū)中每種產(chǎn)品基于總銷售額的排名，排名第一的暢銷產(chǎn)品在每個(gè)地區(qū)都是1。

使用聚合函數(shù)，在這種情況下，優(yōu)點(diǎn)在于它們允許您對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分組和匯總，并計(jì)算有用的指標(biāo)，例如總銷售額和平均銷售額。RANK函數(shù)還允許您查找每個(gè)地區(qū)的暢銷產(chǎn)品，這對(duì)于識(shí)別趨勢和改進(jìn)機(jī)會(huì)非常有用。

聚合函數(shù)也可以用于許多其他情況，例如計(jì)算最小值和最大值、計(jì)數(shù)記錄等。通過使用聚合函數(shù)，您可以使SQL查詢更加強(qiáng)大和靈活。

4. 透視表

透視表是一種用于從較大的表格中進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總和聚合，以便更方便進(jìn)行分析的表格。它可以將數(shù)據(jù)從行轉(zhuǎn)換為列，并以更有意義的方式展示數(shù)據(jù)。

在SQL中，我們可以使用PIVOT運(yùn)算符創(chuàng)建透視表。該運(yùn)算符可以根據(jù)指定的列對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總，并以表格的形式呈現(xiàn)結(jié)果，使數(shù)據(jù)更易于理解和分析。透視表為我們提供了一種靈活且直觀的方式來匯總和展示數(shù)據(jù)，從而幫助我們更好地理解數(shù)據(jù)的關(guān)系和趨勢。

例如：

SELECT 
  customer_id, 
  [1] AS Product1, 
  [2] AS Product2, 
  [3] AS Product3, 
  [4] AS Product4, 
  [5] AS Product5
FROM (
  SELECT 
    customer_id, 
    product_id, 
    order_quantity
  FROM orders
) p
PIVOT (
  SUM(order_quantity)
  FOR product_id IN ([1], [2], [3], [4], [5])
) AS pvt;

在上面的示例中，查詢使用PIVOT運(yùn)算符按產(chǎn)品ID旋轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，每個(gè)客戶都有一個(gè)列。SUM函數(shù)用于計(jì)算每個(gè)客戶訂購的每種產(chǎn)品的總數(shù)量。

子查詢p用于從orders表中提取必要的列。然后將PIVOT運(yùn)算符應(yīng)用于子查詢，使用SUM函數(shù)計(jì)算每個(gè)客戶訂購的每種產(chǎn)品的總數(shù)量。FOR子句指定了透視列（在本例中為product_id），而IN子句指定了要透視的值（在本例中為[1]、[2]、[3]、[4]、[5]）。

查詢的結(jié)果是一個(gè)透視表，顯示了每個(gè)客戶訂購的每種產(chǎn)品的總數(shù)量，每種產(chǎn)品都有一列，每個(gè)客戶都有一行。

透視表也可以用于許多其他情況，例如匯總銷售數(shù)據(jù)、分析調(diào)查結(jié)果等。通過使用透視表，您可以使SQL查詢更加強(qiáng)大和靈活。

5. 子查詢

SQL中的子查詢是用于從一個(gè)或多個(gè)表中檢索數(shù)據(jù)的嵌套查詢，子查詢的結(jié)果在主查詢中使用。它們可用于過濾、排序和分組數(shù)據(jù)，并可分類為單行或多行子查詢。子查詢括在括號(hào)中，可以在SQL語句的各個(gè)部分中使用，例如SELECT、FROM、WHERE和HAVING子句。

例如；有兩個(gè)名為employees和salaries的表。employees表包含以下列：employee_id、first_name、last_name和department_id。salaries表包含以下列：employee_id、salary和salary_date。您想要找到每個(gè)部門工資最高的員工的姓名。為此，您可以使用子查詢查找每個(gè)部門的最高工資，然后將結(jié)果與employees和salaries表連接以獲取具有該工資的員工的姓名。

下面的查詢使用子查詢查找每個(gè)部門的最高工資。首先執(zhí)行子查詢并返回包含每個(gè)部門最高工資的結(jié)果集。然后，主查詢將employees和salaries表與子查詢的結(jié)果連接，以獲取每個(gè)部門工資最高的員工的姓名。

SELECT 
  e.first_name, 
  e.last_name, 
  e.department_id, 
  s.salary
FROM 
  employees e 
  INNER JOIN salaries s ON e.employee_id = s.employee_id 
  INNER JOIN (
    SELECT 
      department_id, 
      MAX(salary) AS max_salary
    FROM 
      salaries
    GROUP BY 
      department_id
  ) m ON s.department_id = m.department_id AND s.salary = m.max_salary;

使用INNER JOIN子句將employees和salaries表連接起來，使用employee_id列作為連接鍵。使用department_id列將子查詢連接到主查詢，并使用salary列匹配每個(gè)部門的最高工資。

查詢的結(jié)果是一個(gè)表格，顯示每個(gè)部門工資最高的員工的姓名及其部門ID和工資。

6. 交叉連接

交叉連接是一種連接操作，用于返回兩個(gè)或多個(gè)表的所有可能行組合，而不需要連接條件。它在生成測試數(shù)據(jù)或需要獲取多個(gè)表格所有可能組合的計(jì)算時(shí)非常有用。然而，由于交叉連接可能會(huì)產(chǎn)生高計(jì)算成本和龐大的結(jié)果集，因此在使用時(shí)需要謹(jǐn)慎考慮其影響，并確保結(jié)果集的大小符合預(yù)期。通常情況下，應(yīng)優(yōu)先考慮使用其他類型的連接操作，如內(nèi)連接、外連接或等值連接，以更有效地獲取所需的數(shù)據(jù)。

在下面的示例中，有兩個(gè)名為customers和orders的表。customers表包含以下列：customer_id、customer_name和city。orders表包含以下列：order_id、customer_id和order_date。您想要找到每個(gè)客戶在每個(gè)城市下單的總數(shù)。為此，您可以使用交叉連接生成一個(gè)結(jié)果集，將每個(gè)客戶與每個(gè)城市組合，然后將結(jié)果與orders表連接以獲取每種組合的訂單數(shù)量。

SELECT 
  c.customer_id, 
  c.customer_name, 
  c.city, 
  COUNT(o.order_id) AS order_count
FROM 
  customers c 
  CROSS JOIN (
    SELECT DISTINCT 
      city
    FROM 
      customers
  ) cities 
  LEFT JOIN orders o ON c.customer_id = o.customer_id
WHERE 
  c.city = cities.city
GROUP BY 
  c.customer_id, 
  c.customer_name, 
  c.city;

示例中，查詢使用交叉連接生成一個(gè)結(jié)果集，該結(jié)果集將每個(gè)客戶與每個(gè)城市組合在一起。交叉連接首先執(zhí)行，返回一個(gè)包含每個(gè)客戶和城市的每個(gè)組合的結(jié)果集。然后，主查詢使用左連接將交叉連接的結(jié)果與orders表連接，以確保即使客戶沒有下訂單也包括所有客戶在結(jié)果中。

WHERE子句用于過濾結(jié)果，僅包括客戶所在城市與交叉連接中的城市匹配的行。這確保了結(jié)果僅顯示每個(gè)客戶在其各自城市中的訂單數(shù)量。

GROUP BY子句用于按客戶ID、客戶名稱和城市分組結(jié)果。COUNT()函數(shù)用于計(jì)算每個(gè)客戶在每個(gè)城市中的訂單數(shù)量。

查詢的結(jié)果是一個(gè)表格，顯示了每個(gè)客戶在每個(gè)城市中下達(dá)的訂單總數(shù)。

7. 臨時(shí)表

SQL中的臨時(shí)表是在執(zhí)行SQL語句或事務(wù)期間創(chuàng)建和使用的表。它們存儲(chǔ)在內(nèi)存或磁盤上，并在創(chuàng)建它們的會(huì)話結(jié)束或不再需要時(shí)自動(dòng)刪除。臨時(shí)表通常用于存儲(chǔ)中間結(jié)果，或?qū)?fù)雜查詢分解為更小、更易管理的部分。

它們可以使用CREATE TEMPORARY TABLE語句創(chuàng)建，并像常規(guī)表一樣使用SQL命令（如SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE）進(jìn)行操作。臨時(shí)表可以非常有用，用于優(yōu)化復(fù)雜查詢并提高性能，因?yàn)樗鼈兛梢詭椭鷾p少需要在任何給定時(shí)間處理的數(shù)據(jù)量。

假設(shè)有一個(gè)名為sales的表，其中包含以下列：date、product、category和sales_amount。您想創(chuàng)建一個(gè)報(bào)告，顯示過去一年每個(gè)月每個(gè)類別的總銷售額。為此，您可以使用一個(gè)臨時(shí)表來創(chuàng)建每個(gè)月銷售數(shù)據(jù)的摘要，然后將臨時(shí)表與sales表連接，以獲取每個(gè)類別的總銷售額。

首先，您可以使用CREATE TEMPORARY TABLE語句創(chuàng)建臨時(shí)表：

CREATE TEMPORARY TABLE monthly_sales_summary (
  month DATE,
  category VARCHAR(50),
  total_sales DECIMAL(10,2)
);

此語句創(chuàng)建了一個(gè)名為monthly_sales_summary的臨時(shí)表，其中包含三列：month、category和total_sales。month列的類型為DATE，category列的類型為VARCHAR(50)，total_sales列的類型為DECIMAL(10,2)。

接下來，使用INSERT INTO語句將摘要數(shù)據(jù)填充到臨時(shí)表中：

INSERT INTO monthly_sales_summary (month, category, total_sales)
SELECT 
  DATE_TRUNC('month', date) AS month,
  category,
  SUM(sales_amount) AS total_sales
FROM 
  sales
WHERE 
  date >= DATE_TRUNC('year', CURRENT_DATE) -- sales from the past year
GROUP BY 
  DATE_TRUNC('month', date),
  category;

此語句使用DATE_TRUNC函數(shù)將date列截?cái)嗟皆路菁?jí)別，按月份和類別分組銷售數(shù)據(jù)。此查詢的結(jié)果插入到monthly_sales_summary表中，該表現(xiàn)在包含每個(gè)月銷售數(shù)據(jù)的摘要。

最后，可以將臨時(shí)表與sales表連接起來，以獲取每個(gè)類別的總銷售額：

SELECT 
  s.category, 
  mss.month, 
  mss.total_sales
FROM 
  sales s 
  JOIN monthly_sales_summary mss 
    ON s.category = mss.category 
    AND DATE_TRUNC('month', s.date) = mss.month
WHERE 
  s.date >= DATE_TRUNC('year', CURRENT_DATE) -- sales from the past year
ORDER BY 
  s.category, 
  mss.month;

此語句將sales表與monthly_sales_summary表連接在category和month列上，并從臨時(shí)表中選擇category、month和total_sales列。WHERE子句用于過濾結(jié)果，僅包括過去一年的銷售數(shù)據(jù)，ORDER BY子句用于按類別和月份對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序。

查詢的結(jié)果是一個(gè)表格，顯示了過去一年每個(gè)月每個(gè)類別的總銷售額。

8. 具體化視圖

SQL中的具體化視圖是存儲(chǔ)為物理表的預(yù)計(jì)算結(jié)果集。它們基于SQL查詢創(chuàng)建和維護(hù)，并用于提高頻繁執(zhí)行查詢的性能。具體化視圖可以按計(jì)劃或按需刷新，以確保數(shù)據(jù)是最新的。當(dāng)針對(duì)具體化視圖執(zhí)行查詢時(shí)，結(jié)果集從物理表中檢索，而不是從原始表中計(jì)算。

這可以提升性能，特別是對(duì)于涉及聯(lián)接或聚合函數(shù)的復(fù)雜查詢。具體化視圖通常用于數(shù)據(jù)倉庫和業(yè)務(wù)智能應(yīng)用程序中，在這些應(yīng)用程序中，它們可以幫助加速報(bào)告和儀表板。

例如，有一個(gè)名為sales的大型表，其中包含以下列：date、product、category和sales_amount。您想創(chuàng)建一個(gè)報(bào)告，顯示過去一年每個(gè)月每個(gè)類別的總銷售額。但是，直接在sales表上運(yùn)行此查詢會(huì)很慢，因?yàn)樗瑪?shù)百萬行。為了加快查詢速度，可以創(chuàng)建一個(gè)物化視圖，按月份和類別匯總銷售數(shù)據(jù)。

要?jiǎng)?chuàng)建物化視圖，可以使用CREATE MATERIALIZED VIEW語句，如下所示：

CREATE MATERIALIZED VIEW monthly_sales_summary AS 
SELECT 
  DATE_TRUNC('month', date) AS month,
  category,
  SUM(sales_amount) AS total_sales
FROM 
  sales
WHERE 
  date >= DATE_TRUNC('year', CURRENT_DATE) -- sales from the past year
GROUP BY 
  DATE_TRUNC('month', date),
  category;

此語句創(chuàng)建了一個(gè)名為monthly_sales_summary的物化視圖，其中包含每個(gè)月和類別的銷售數(shù)據(jù)摘要。SELECT語句與前面示例中用于創(chuàng)建臨時(shí)表的語句相同，但是不使用臨時(shí)表，而是將結(jié)果存儲(chǔ)在物化視圖中。

物化視圖與表類似，因?yàn)樗鼈儗?shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁盤上，但是在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更改時(shí)會(huì)自動(dòng)更新。您可以使用REFRESH MATERIALIZED VIEW語句手動(dòng)刷新物化視圖，也可以使用cron作業(yè)或其他調(diào)度工具設(shè)置定期刷新。

創(chuàng)建物化視圖后，可以像查詢其他表一樣查詢它：

SELECT 
  category, 
  month, 
  total_sales
FROM 
  monthly_sales_summary
ORDER BY 
  category, 
  month;

此語句從monthly_sales_summary物化視圖中選擇category、month和total_sales列，并按類別和月份對(duì)結(jié)果進(jìn)行排序。

在這種情況下使用物化視圖的優(yōu)點(diǎn)在于，它允許您預(yù)計(jì)算和存儲(chǔ)摘要數(shù)據(jù)，從而減少運(yùn)行查詢所需的時(shí)間。物化視圖特別適用于經(jīng)常運(yùn)行并需要對(duì)大型數(shù)據(jù)集進(jìn)行復(fù)雜計(jì)算的報(bào)告。但是，它們也有一些限制，例如它們可能占用大量磁盤空間，并且在基礎(chǔ)數(shù)據(jù)更改時(shí)可能無法立即更新。

結(jié)語

掌握高級(jí)SQL技術(shù)，如窗口函數(shù)、CTE、聚合函數(shù)、透視表、子查詢、交叉連接、臨時(shí)表和物化視圖，可以幫助您更有效地處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)分析任務(wù)。