一、窗口函数
1.1 窗口函数概念及基本的使用方法
窗口函数也称为OLAP函数。OLAP 是 OnLine AnalyticalProcessing 的简称，意思是对数据库数据进行实时分析处理。
为了便于理解，称之为 窗口函数。常规的SELECT语句都是对整张表进行查询，而窗口函数可以让我们有选择的去某一部分数据进行汇总、计算和排序。
窗口函数的通用形式：
<窗口函数> OVER ([PARTITION BY <列名>] ORDER BY <排序用列名>)
[ ]中的内容可以省略。
窗口函数最关键的是搞明白关键字 PARTITON BY 和 ORDER BY 的作用。
PARTITON BY 是用来分组，即选择要看哪个窗口，类似于 GROUP BY 子句的分组功能，但是 PARTITION BY 子句并不具备 GROUP BY 子句的汇总功能，并不会改变原始表中记录的行数。
ORDER BY 是用来排序，即决定窗口内，是按那种规则(字段)来排序的。
举个栗子:
SELECT product_name ,product_type ,sale_price ,RANK() OVER (PARTITION BY product_type ORDER BY sale_price) AS ranking FROM product; +--------------+--------------+------------+---------+ | product_name | product_type | sale_price | ranking | +--------------+--------------+------------+---------+ | 圆珠笔 | 办公用品 | 100 | 1 | | 打孔器 | 办公用品 | 500 | 2 | | 叉子 | 厨房用具 | 500 | 1 | | 擦菜板 | 厨房用具 | 880 | 2 | | 菜刀 | 厨房用具 | 3000 | 3 | | 高压锅 | 厨房用具 | 6800 | 4 | | T恤 | 衣服 | 1000 | 1 | | 运动T恤 | 衣服 | 4000 | 2 | +--------------+--------------+------------+---------+ 8 rows in set (0.00 sec)
我们先忽略生成的新列 - [ranking]， 看下原始数据在PARTITION BY 和 ORDER BY 关键字的作用下发生了什么变化。
PARTITION BY 能够设定窗口对象范围。本例中，为了按照商品种类进行排序，我们指定了product_type。即一个商品种类就是一个小的"窗口"。
ORDER BY 能够指定按照哪一列、何种顺序进行排序。为了按照销售单价的升序进行排列，我们指定了sale_price。此外，窗口函数中的ORDER BY与SELECT语句末尾的ORDER BY一样，可以通过关键字ASC/DESC来指定升序/降序。省略该关键字时会默认按照ASC，也就是
升序进行排序。本例中就省略了上述关键字 。
二、窗口函数种类
大致来说，窗口函数可以分为两类。
一是 将SUM、MAX、MIN等聚合函数用在窗口函数中
二是 RANK、DENSE_RANK等排序用的专用窗口函数
2.1 专用窗口函数
RANK函数
计算排序时，如果存在相同位次的记录，则会跳过之后的位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、4 位……
DENSE_RANK函数
同样是计算排序，即使存在相同位次的记录，也不会跳过之后的位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、2 位……
ROW_NUMBER函数
赋予唯一的连续位次。
例）有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、2 位、3 位、4 位
运行以下代码：
因为不用像上面栗子进行分类商品中的排序，所以不需要用PARTITION BY：
SELECT product_name ,product_type ,sale_price ,RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS ranking ,DENSE_RANK() OVER (ORDER BY sale_price) AS dense_ranking ,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY sale_price) AS row_num FROM product; +--------------+--------------+------------+---------+---------------+---------+ | product_name | product_type | sale_price | ranking | dense_ranking | row_num | +--------------+--------------+------------+---------+---------------+---------+ | 圆珠笔 | 办公用品 | 100 | 1 | 1 | 1 | | 打孔器 | 办公用品 | 500 | 2 | 2 | 2 | | 叉子 | 厨房用具 | 500 | 2 | 2 | 3 | | 擦菜板 | 厨房用具 | 880 | 4 | 3 | 4 | | T恤 | 衣服 | 1000 | 5 | 4 | 5 | | 菜刀 | 厨房用具 | 3000 | 6 | 5 | 6 | | 运动T恤 | 衣服 | 4000 | 7 | 6 | 7 | | 高压锅 | 厨房用具 | 6800 | 8 | 7 | 8 | +--------------+--------------+------------+---------+---------------+---------+ 8 rows in set (0.00 sec)
2.2 聚合函数在窗口函数上的使用
聚合函数在窗口函数中的使用方法和之前的专用窗口函数一样，只是出来的结果是一个累计的聚合函数值。
运行以下代码：
SELECT product_id ,product_name ,sale_price ,SUM(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_sum ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS current_avg FROM product; +------------+--------------+------------+-------------+-------------+ | product_id | product_name | sale_price | current_sum | current_avg | +------------+--------------+------------+-------------+-------------+ | 0001 | T恤 | 1000 | 1000 | 1000.0000 | | 0002 | 打孔器 | 500 | 1500 | 750.0000 | | 0003 | 运动T恤 | 4000 | 5500 | 1833.3333 | | 0004 | 菜刀 | 3000 | 8500 | 2125.0000 | | 0005 | 高压锅 | 6800 | 15300 | 3060.0000 | | 0006 | 叉子 | 500 | 15800 | 2633.3333 | | 0007 | 擦菜板 | 880 | 16680 | 2382.8571 | | 0008 | 圆珠笔 | 100 | 16780 | 2097.5000 | +------------+--------------+------------+-------------+-------------+ 8 rows in set (0.00 sec)
可以看出，聚合函数结果是，按我们指定的排序，这里是product_id，当前所在行及之前所有的行的合计或均值。即累计到当前行的聚合。
三、窗口函数的的应用 - 计算移动平均
在上面提到，聚合函数在窗口函数使用时，计算的是累积到当前行的所有的数据的聚合。 实际上，还可以指定更加详细的汇总范围。该汇总范围成为 框架 (frame)。
语法
<窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名> ROWS n PRECEDING ) <窗口函数> OVER (ORDER BY <排序用列名> ROWS BETWEEN n PRECEDING AND n FOLLOWING)
PRECEDING（“之前”）， 将框架指定为 “截止到之前 n 行”，加上自身行
FOLLOWING（“之后”）， 将框架指定为 “截止到之后 n 行”，加上自身行
BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING，将框架指定为 “之前1行” + “之后1行” + “自身”
执行以下代码：
SELECT product_id ,product_name ,sale_price ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id ROWS 2 PRECEDING) AS moving_avg ,AVG(sale_price) OVER (ORDER BY product_id ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) AS moving_avg FROM product; +------------+--------------+------------+------------+------------+ | product_id | product_name | sale_price | moving_avg | moving_avg | +------------+--------------+------------+------------+------------+ | 0001 | T恤 | 1000 | 1000.0000 | 750.0000 | | 0002 | 打孔器 | 500 | 750.0000 | 1833.3333 | | 0003 | 运动T恤 | 4000 | 1833.3333 | 2500.0000 | | 0004 | 菜刀 | 3000 | 2500.0000 | 4600.0000 | | 0005 | 高压锅 | 6800 | 4600.0000 | 3433.3333 | | 0006 | 叉子 | 500 | 3433.3333 | 2726.6667 | | 0007 | 擦菜板 | 880 | 2726.6667 | 493.3333 | | 0008 | 圆珠笔 | 100 | 493.3333 | 490.0000 | +------------+--------------+------------+------------+------------+ 8 rows in set (0.00 sec)
执行结果：
注意观察框架的范围。
第一列的moving_avg：ROWS 2 PRECEDING：
第二列的moving_avg：ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING：
3.1 窗口函数适用范围和注意事项
原则上，窗口函数只能在SELECT子句中使用。
窗口函数OVER 中的ORDER BY 子句并不会影响最终结果的排序。其只是用来决定窗口函数按何种顺序计算。
四、GROUPING运算符
4.1 ROLLUP - 计算合计及小计
常规的GROUP BY 只能得到每个分类的小计，有时候还需要计算分类的合计，可以用 ROLLUP关键字。
SELECT product_type
SELECT product_type ,regist_date ,SUM(sale_price) AS sum_price FROM product GROUP BY product_type, regist_date WITH ROLLUP; +--------------+-------------+-----------+ | product_type | regist_date | sum_price | +--------------+-------------+-----------+ | 办公用品 | 2009-09-11 | 500 | | 办公用品 | 2009-11-11 | 100 | | 办公用品 | NULL | 600 | | 厨房用具 | 2008-04-28 | 880 | | 厨房用具 | 2009-01-15 | 6800 | | 厨房用具 | 2009-09-20 | 3500 | | 厨房用具 | NULL | 11180 | | 衣服 | NULL | 4000 | | 衣服 | 2009-09-20 | 1000 | | 衣服 | NULL | 5000 | | NULL | NULL | 16780 | +--------------+-------------+-----------+ 11 rows in set (0.01 sec)
这里ROLLUP 对product_type, regist_date两列进行合计汇总。结果实际上有三层聚合，如:
下图 模块3是常规的 GROUP BY 的结果，需要注意的是衣服 有个注册日期为空的，这是本来数据就存在日期为空的，不是对衣服类别的合计；
模块2和1是 ROLLUP 带来的合计，模块2是对产品种类的合计，模块1是对全部数据的总计。
ROLLUP 可以对多列进行汇总求小计和合计。
五、练习题
5.1 结果题
请说出针对本章中使用的 product（商品）表执行如下 SELECT 语句所能得到的结果。
SELECT product_id ,product_name ,sale_price ,MAX(sale_price) OVER (ORDER BY product_id) AS Current_max_price FROM product;
利用窗口函数OVER，计算按照product_id升序排序后，遍历到当前时候的最大商品价格：
5.2 排序题
继续使用product表，计算出按照登记日期（regist_date）升序进行排列的各日期的销售单价（sale_price）的总额。排序是需要将登记日期为NULL 的“运动 T 恤”记录排在第 1 位（也就是将其看作比其他日期都早）
一开始想着如下这样做（计算出每个日期的当天的），但是是要有显示每个商品的，从题目说的排序规则也可以看出来。
SELECT regist_date, SUM(sale_price) OVER(ORDER BY regist_date) AS sum_sale_price FROM product;
所以就改成如下这样，以每个日期为窗口（利用PARTITION BY），进行计算当天的销售总额，注意这里的销售总额不会累加之前日期的销售总额。
SELECT product_name, product_id,sale_price,regist_date, SUM(sale_price) OVER (PARTITION BY regist_date ORDER BY regist_date) AS current_sum_price FROM product;
5.3 思考题
① 窗口函数不指定PARTITION BY的效果是什么？
【答】木有划分窗口，整个表是一个窗口，拿刚才的5.2举栗子，如果去掉PARTITION BY，结果变为按照日期排序，然后计算累加单价：
SELECT product_name, product_id,sale_price,regist_date, SUM(sale_price) OVER (ORDER BY regist_date) AS current_sum_price FROM product;
② 为什么说窗口函数只能在SELECT子句中使用？实际上，在ORDER BY 子句使用系统并不会报错。
【答】SQL执行顺序：
FROM → WHERE → GROUP BY → HAVING → SELECT → ORDER BY。
