T-SQL——公用表表达式(CTE)
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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。
表变量中数据量过大，数据库服务器内存不够则会写入磁盘
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）
CTE和子查询的不同之处：CTE是一个已经命名的对象，可以象表一样对某个结果集多次操作。
而且使用公用表表达式替换子查询，其实实现子查询的多次清晰复用（避免多次嵌套子查询）。我理解的每个CTE就是一个sql查询的代码块，这其实大大的增强了SQL语句的可读性和可维护性。
我看他人的存过中有这样一种SQL风格：为了多次使用某个子查询结果集，直接将该子查询的结果集存储为一个临时表中，之后可以在对该临时表进行操作连接和过滤等操作，其实这样性能很差的而，会消耗大量的系统资源。
在这样的场景下，CTE其实是最佳替换方案，因为它只是一个存在于内存中的子查询，不需要特殊的权限和其他的I/O开销。
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这个结果集，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 -
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
-
注意cte中的查询语句只能是select语句，而不能是一个执行存储过程的语句
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 ,Company 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】：
