Hive窗口函数保姆级教程 (三)

简介: 在SQL中有一类函数叫做聚合函数,例如sum()、avg()、max()等等,这类函数可以将多行数据按照规则聚集为一行,一般来讲聚集后的行数是要少于聚集前的行数的。但是有时我们想要既显示聚集前的数据,又要显示聚集后的数据,这时我们便引入了窗口函数。窗口函数又叫OLAP函数/分析函数,窗口函数兼具分组和排序功能。
  • CUBE的使用:


根据GROUP BY的维度的所有组合进行聚合。


SELECT 
month,
day,
COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,
GROUPING__ID 
FROM user_date 
GROUP BY month,day 
WITH CUBE 
ORDER BY GROUPING__ID;


结果如下:


image.png


上述SQL等价于:


SELECT NULL,NULL,COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,0 AS GROUPING__ID FROM user_date
UNION ALL 
SELECT month,NULL,COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,1 AS GROUPING__ID FROM user_date GROUP BY month 
UNION ALL 
SELECT NULL,day,COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,2 AS GROUPING__ID FROM user_date GROUP BY day
UNION ALL 
SELECT month,day,COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,3 AS GROUPING__ID FROM user_date GROUP BY month,day;


  • ROLLUP的使用:


是CUBE的子集,以最左侧的维度为主,从该维度进行层级聚合。


比如,以month维度进行层级聚合:


SELECT 
month,
day,
COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,
GROUPING__ID  
FROM user_date 
GROUP BY month,day
WITH ROLLUP 
ORDER BY GROUPING__ID;


结果如下:


image.png


把month和day调换顺序,则以day维度进行层级聚合:


SELECT 
day,
month,
COUNT(DISTINCT cookieid) AS uv,
GROUPING__ID  
FROM user_date 
GROUP BY day,month 
WITH ROLLUP 
ORDER BY GROUPING__ID;


结果如下:


image.png


这里,根据日和月进行聚合,和根据日聚合结果一样,因为有父子关系,如果是其他维度组合的话,就会不一样。


窗口函数实际应用


1. 第二高的薪水


难度简单。


编写一个 SQL 查询,获取 Employee 表中第二高的薪水(Salary)。


+----+--------+
| Id | Salary |
+----+--------+
| 1  | 100    |
| 2  | 200    |
| 3  | 300    |
+----+--------+


例如上述 Employee 表,SQL查询应该返回 200 作为第二高的薪水。如果不存在第二高的薪水,那么查询应返回 null。


+---------------------+
| SecondHighestSalary |
+---------------------+
| 200                 |
+---------------------+


这道题可以用 row_number 函数解决。


参考代码:


SELECT
  *
  FROM(
    SELECT Salary, row_number() over(order by Salary desc) rk 
    FROM Employee
  ) t WHERE t.rk = 2;


更简单的代码:


SELECT DISTINCT Salary
FROM Employee
ORDER BY Salary DESC
LIMIT 1 OFFSET 1

OFFSET:偏移量,表示从第几条数据开始取,0代表第1条数据。


2. 分数排名


难度简单。


编写一个 SQL 查询来实现分数排名。


如果两个分数相同,则两个分数排名(Rank)相同。请注意,平分后的下一个名次应该是下一个连续的整数值。换句话说,名次之间不应该有“间隔”。


+----+-------+
| Id | Score |
+----+-------+
| 1  | 3.50  |
| 2  | 3.65  |
| 3  | 4.00  |
| 4  | 3.85  |
| 5  | 4.00  |
| 6  | 3.65  |
+----+-------+


例如,根据上述给定的 Scores 表,你的查询应该返回(按分数从高到低排列):


+-------+------+
| Score | Rank |
+-------+------+
| 4.00  | 1    |
| 4.00  | 1    |
| 3.85  | 2    |
| 3.65  | 3    |
| 3.65  | 3    |
| 3.50  | 4    |
+-------+------+


参考代码:


SELECT Score,
dense_rank() over(order by Score desc) as `Rank`
FROM Scores;


3. 连续出现的数字


难度中等。


编写一个 SQL 查询,查找所有至少连续出现三次的数字。


+----+-----+
| Id | Num |
+----+-----+
| 1  |  1  |
| 2  |  1  |
| 3  |  1  |
| 4  |  2  |
| 5  |  1  |
| 6  |  2  |
| 7  |  2  |
+----+-----+


例如,给定上面的 Logs 表, 1 是唯一连续出现至少三次的数字。


+-----------------+
| ConsecutiveNums |
+-----------------+
| 1               |
+-----------------+


参考代码:


SELECT DISTINCT `Num` as ConsecutiveNums
FROM
  (
    SELECT Num,
    lead(Num, 1, null) over(order by id) n2,
    lead(Num, 2, null) over(order by id) n3 
    FROM Logs
  ) t1
WHERE Num = n2 and Num = n3


4. 连续N天登录


难度困难。


写一个 SQL 查询, 找到活跃用户的 id 和 name,活跃用户是指那些至少连续 5 天登录账户的用户,返回的结果表按照 id 排序。


表 Accounts:


+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
| 1  | Winston   |
| 7  | Jonathan  |
+----+-----------+


表 Logins:


+----+-------------+
| id | login_date  |
+----+-------------+
| 7  | 2020-05-30  |
| 1  | 2020-05-30  |
| 7  | 2020-05-31  |
| 7  | 2020-06-01  |
| 7  | 2020-06-02  |
| 7  | 2020-06-02  |
| 7  | 2020-06-03  |
| 1  | 2020-06-07  |
| 7  | 2020-06-10  |
+----+-------------+


例如,给定上面的Accounts和Logins表,至少连续 5 天登录账户的是id=7的用户


+----+-----------+
| id | name      |
+----+-----------+
| 7  | Jonathan  |
+----+-----------+


思路:


  1. 去重:由于每个人可能一天可能不止登陆一次,需要去重
  2. 排序:对每个ID的登录日期排序
  3. 差值:计算登录日期与排序之间的差值,找到连续登陆的记录
  4. 连续登录天数计算:select id, count(*) group by id, 差值(伪代码)
  5. 取出登录5天以上的记录
  6. 通过表合并,取出id对应用户名


参考代码:


SELECT DISTINCT b.id, name
FROM
  (SELECT id, login_date,
    DATE_SUB(login_date, ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY id ORDER BY login_date)) AS diff 
   FROM(SELECT DISTINCT id, login_date FROM Logins) a) b
INNER JOIN Accounts ac
ON b.id = ac.id
GROUP BY b.id, diff
HAVING COUNT(b.id) >= 5


注意点:


  1. DATE_SUB的应用:DATE_SUB (DATE, X),注意,X为正数表示当前日期的前X天;
  2. 如何找连续日期:通过排序与登录日期之间的差值,因为排序连续,因此若登录日期连续,则差值一致;
  3. GROUP BY和HAVING的应用:通过id和差值的GROUP BY,用COUNT找到连续天数大于5天的id,注意COUNT不是一定要出现在SELECT后,可以直接用在HAVING中


5. 给定数字的频率查询中位数


难度困难。


Numbers 表保存数字的值及其频率。


+----------+-------------+
|  Number  |  Frequency  |
+----------+-------------|
|  0       |  7          |
|  1       |  1          |
|  2       |  3          |
|  3       |  1          |
+----------+-------------+


在此表中,数字为 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 1, 2, 2, 2, 3,所以中位数是 (0 + 0) / 2 = 0。


+--------+
| median |
+--------|
| 0.0000 |
+--------+


请编写一个查询来查找所有数字的中位数并将结果命名为 median 。


参考代码:

select
avg(cast(number as float)) as median
from
  (
    select Number,
    Frequency,
    sum(Frequency) over(order by Number) - Frequency as prev_sum,
    sum(Frequency) over(order by Number) as curr_sum 
    from Numbers
  ) t1, (
    select sum(Frequency) as total_sum 
    from Numbers
  ) t2
where
t1.prev_sum <= (cast(t2.total_sum as float) / 2) 
and
t1.curr_sum >= (cast(t2.total_sum as float) / 2)
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