SQL的窗口函數

SQL的窗口函數

文章目錄

    • SQL的窗口函數
        • 1. 介紹
        • 2. 聚合函數
          • 0.數據準備
          • 1. AVG
          • 2. COUNT
          • 3. MAX
          • 4. MIN
          • 5. 標準差
          • 6. SUM
        • 3. 排序函數
          • 1. CUME_DIST
          • 2. RANK, DENSE_RANK, ROW_NUMBER
          • 3. PERCENT_RANK
          • 4. NTILE
        • 4. 值函數(偏移函數)
          • 1. FIRST_VALUE
          • 2. LAST_VALUE
          • 3. LAG
          • 4. LEAD
          • 5. NTH_VALUE
        • END

1. 介紹

窗口函數分類：聚合函數、排序函數和值函數(偏移函數)。
SQL中的窗口函數是一種特殊的函數，它能夠在查詢結果中創建一個窗口或者窗口集合，然后對這個窗口進行計算。窗口函數可以用于分析和匯總數據，同時保留原始查詢結果的行順序。
窗口函數基于查詢結果的行數據進行計算，窗口函數運行在HAVING子句之后、 ORDER BY子句之前。窗口函數需要特殊的關鍵字OVER子句來指定窗口即觸發一個窗口函數。

2. 聚合函數
AVG：該函數用于計算平均值。
COUNT：該函數用于計算記錄數。
MAX：該函數用于計算最大值。
MIN：該函數用于計算最小值。
STDDEV：返回數值的總體標準差。
STDDEV_SAMP：返回一組數值（整數、小數或浮點）的樣本標準差。
SUM：該函數用于計算匯總值。
0.數據準備
-- 數據準備
WITH t_sales_info AS (SELECT * FROM (VALUES('A', '2023-06-01', '2023', '1', 36.0), ('A', '2023-09-01', '2023', '2', 48.0), ('B', '2023-09-07', '2023', '2', 48.0), ('C', '2023-10-10', '2023', '3', 23.0), ('A', '2023-11-11', '2023', '3', 23.0), ('C', '2023-12-11', '2023', '3', 23.0), ('A', '2024-01-01', '2024', '2', 48.0), ('B', '2024-02-02', '2024', '2', 48.0), ('C', '2024-02-04', '2024', '1', 36.0), ('C', '2024-02-11', '2024', '1', 36.0), ('B', '2024-03-16', '2024', '3', 23.0), ('B', '2024-04-01', '2024', '3', 23.0), ('A', '2024-04-14', '2024', '3', 23.0), ('C', '2024-04-21', '2024', '3', 23.0), ('B', '2024-05-07', '2024', '3', 23.0)) AS tbl_name(customer_id, order_date, year, product_id, product_price)
)
1. AVG
該函數用于計算平均值。
輸入值類型：BIGINT、DOUBLE或FLOAT。
返回值類型：DOUBLE。

-- order by 可以省略
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, AVG(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY customer_id) AS price_avg 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceprice_avg
A2024-04-142024323.035.6
A2024-01-012024248.035.6
A2023-09-012023248.035.6
A2023-06-012023136.035.6
A2023-11-112023323.035.6
B2024-05-072024323.033.0
B2023-09-072023248.033.0
B2024-02-022024248.033.0
B2024-03-162024323.033.0
B2024-04-012024323.033.0
C2024-04-212024323.028.2
C2023-10-102023323.028.2
C2023-12-112023323.028.2
C2024-02-042024136.028.2
C2024-02-112024136.028.2
-- 分組字段和排序字段不一致時, 會先分組, 再根據排序字段分組累計求平均值; 
-- 如下: 先計算 A+2023 平均值, 到2024時計算 A+2023+2024 平均值
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, AVG(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY `year`) AS price_avg 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceprice_avg
A2023-09-012023248.035.666666666666664
A2023-06-012023136.035.666666666666664
A2023-11-112023323.035.666666666666664
A2024-01-012024248.035.6
A2024-04-142024323.035.6
B2023-09-072023248.048.0
B2024-05-072024323.033.0
B2024-02-022024248.033.0
B2024-03-162024323.033.0
B2024-04-012024323.033.0
C2023-10-102023323.023.0
C2023-12-112023323.023.0
C2024-04-212024323.028.2
C2024-02-042024136.028.2
C2024-02-112024136.028.2
2. COUNT
該函數用于計算記錄數。
輸入值類型：數值、字符串類型或BOOLEAN類型。
返回值類型：BIGINT。

-- 2. COUNT：該函數用于計算記錄數。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, COUNT(product_id) OVER(PARTITION BY customer_id, `year` ORDER BY `year`) AS product_ct 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceproduct_ct
A2023-09-012023248.03
A2023-06-012023136.03
A2023-11-112023323.03
A2024-01-012024248.02
A2024-04-142024323.02
B2023-09-072023248.01
B2024-05-072024323.04
B2024-02-022024248.04
B2024-03-162024323.04
B2024-04-012024323.04
C2023-10-102023323.02
C2023-12-112023323.02
C2024-04-212024323.03
C2024-02-042024136.03
C2024-02-112024136.03
3. MAX
該函數用于計算最大值。
輸入值類型：該函數支持輸入任意類型的參數，但是BOOLEAN類型的數據不允許參與運算。
返回值類型：與該函數的輸入值類型保持一致。注意:當列中的值為NULL時，該行不參與計算。

-- 3. MAX：該函數用于計算最大值。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, MAX(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY customer_id) AS product_ct 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceproduct_ct
A2024-04-142024323.048.0
A2024-01-012024248.048.0
A2023-09-012023248.048.0
A2023-06-012023136.048.0
A2023-11-112023323.048.0
B2024-05-072024323.048.0
B2023-09-072023248.048.0
B2024-02-022024248.048.0
B2024-03-162024323.048.0
B2024-04-012024323.048.0
C2024-04-212024323.036.0
C2023-10-102023323.036.0
C2023-12-112023323.036.0
C2024-02-042024136.036.0
C2024-02-112024136.036.0
4. MIN
該函數用于計算最小值。
輸入值類型：該函數支持輸入任意類型的參數，但是BOOLEAN類型的數據不允許參與運算。
返回值類型：與該函數的輸入值類型保持一致。注意:當列中的值為NULL時，該行不參與計算。

-- 4. MIN：該函數用于計算最小值。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, MIN(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY customer_id) AS product_ct 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceproduct_ct
A2024-04-142024323.023.0
A2024-01-012024248.023.0
A2023-09-012023248.023.0
A2023-06-012023136.023.0
A2023-11-112023323.023.0
B2024-05-072024323.023.0
B2023-09-072023248.023.0
B2024-02-022024248.023.0
B2024-03-162024323.023.0
B2024-04-012024323.023.0
C2024-04-212024323.023.0
C2023-10-102023323.023.0
C2023-12-112023323.023.0
C2024-02-042024136.023.0
C2024-02-112024136.023.0
5. 標準差
STDDEV：返回數值的總體標準差。
STDDEV_SAMP：返回一組數值（整數、小數或浮點）的樣本標準差。
樣本標準差=方差的算術平方根=s=sqrt(((x1-x)^2 +(x2-x)^2 +......(xn-x)^2)/(n-1))
總體標準差=σ=sqrt(((x1-x)^2 +(x2-x)^2 +......(xn-x)^2)/n )

-- 5. 標準差。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, STDDEV(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY customer_id) AS price_std, STDDEV_SAMP(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY customer_id) AS price_std_samp 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceprice_stdprice_std_samp
A2024-04-142024323.011.1821285987954912.501999840025595
A2024-01-012024248.011.1821285987954912.501999840025595
A2023-09-012023248.011.1821285987954912.501999840025595
A2023-06-012023136.011.1821285987954912.501999840025595
A2023-11-112023323.011.1821285987954912.501999840025595
B2024-05-072024323.012.2474487139158913.693063937629153
B2023-09-072023248.012.2474487139158913.693063937629153
B2024-02-022024248.012.2474487139158913.693063937629153
B2024-03-162024323.012.2474487139158913.693063937629153
B2024-04-012024323.012.2474487139158913.693063937629153
C2024-04-212024323.06.3686733312362647.12039324756716
C2023-10-102023323.06.3686733312362647.12039324756716
C2023-12-112023323.06.3686733312362647.12039324756716
C2024-02-042024136.06.3686733312362647.12039324756716
C2024-02-112024136.06.3686733312362647.12039324756716
6. SUM
該函數用于計算匯總值。
輸入值類型：BIGINT、DOUBLE或FLOAT。
返回值類型：BIGINT。

-- 6. SUM：該函數用于計算匯總值。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, SUM(product_price) OVER(PARTITION BY customer_id, `year` ORDER BY `year`) AS price_sum
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_priceprice_sum
A2023-09-012023248.0107.0
A2023-06-012023136.0107.0
A2023-11-112023323.0107.0
A2024-01-012024248.071.0
A2024-04-142024323.071.0
B2023-09-072023248.048.0
B2024-05-072024323.0117.0
B2024-02-022024248.0117.0
B2024-03-162024323.0117.0
B2024-04-012024323.0117.0
C2023-10-102023323.046.0
C2023-12-112023323.046.0
C2024-04-212024323.095.0
C2024-02-042024136.095.0
C2024-02-112024136.095.0
3. 排序函數
CUME_DIST：返回一組數值中每個值的累計分布。
RANK：返回數據集中每個值的排名。
DENSE_RANK：返回一組數值中每個數值的排名。
ROW_NUMBER：根據行在窗口分區內的順序，為每行數據返回一個唯一的有序行號，行號從1開始。
PERCENT_RANK：返回數據集中每個數據的排名百分比，其結果由(r - 1) / (n - 1)計算得出。其中r為RANK()計算的當前行排名， n為當前窗口分區內總的行數。
NTILE：將每個窗口分區的數據分散到桶號從1到n的n個桶中。

語法

function over (partition by a order by b RANGE|ROWS BETWEEN start AND end)       

分區規范：用于將輸入行分散到不同的分區中，過程和GROUP BY子句的分散過程相似。
排序規范：決定輸入數據行在窗口函數中執行的順序。
窗口區間：指定計算數據的窗口邊界。
窗口區間支持RANGE、ROWS兩種模式：RANGE按照計算列值的范圍進行定義。ROWS按照計算列的行數進行范圍定義。RANGE、ROWS中可以使用BETWEEN start AND end指定邊界可取值。BETWEEN start AND end取值為：CURRENT ROW，當前行。N PRECEDING，前n行。UNBOUNDED PRECEDING，直到第1行。N FOLLOWING，后n行。UNBOUNDED FOLLOWING，直到最后1行。
1. CUME_DIST
返回一組數值中每個值的累計分布。
返回結果：在窗口分區中對窗口進行排序后的數據集，包括當前行和當前行之前的數據行數。排序中任何關聯值均會計算成相同的分布值。
返回值類型：DOUBLE。

-- 1. CUME_DIST：返回一組數值中每個值的累計分布。
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, CUME_DIST() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS cume_dist 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricecume_dist
A2023-06-012023136.00.2
A2023-09-012023248.00.4
A2023-11-112023323.00.6
A2024-01-012024248.00.8
A2024-04-142024323.01.0
B2023-09-072023248.00.2
B2024-02-022024248.00.4
B2024-03-162024323.00.6
B2024-04-012024323.00.8
B2024-05-072024323.01.0
C2023-10-102023323.00.2
C2023-12-112023323.00.4
C2024-02-042024136.00.6
C2024-02-112024136.00.8
C2024-04-212024323.01.0
2. RANK, DENSE_RANK, ROW_NUMBER
返回數據集中每個值的排名: RANK() 會跳過重復值; DENSE_RANK() 不會跳過重復值序號; ROW_NUMBER() 不包含重復值, 相同名次按順序排列;
排名值是將當前行之前的行數加1，不包含當前行。因此，排序的關聯值可能產生順序上的空隙，而且這個排名會對每個窗口分區進行計算。
DENSE_RANK()與RANK()功能相似，但是DENSE_RANK()關聯值不會產生順序上的空隙。
返回值類型：BIGINT。

SELECT customer_id, product_price, RANK() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY product_price) AS rk , DENSE_RANK() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY product_price) AS d_rk , ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY product_price) AS rn
FROM t_sales_info ;
customer_idproduct_pricerkd_rkrn
A23.0111
A23.0112
A36.0323
A48.0434
A48.0435
B23.0111
B23.0112
B23.0113
B48.0424
B48.0425
C23.0111
C23.0112
C23.0113
C36.0424
C36.0425
3. PERCENT_RANK
命令說明：返回數據集中每個數據的排名百分比，其結果由(r - 1) / (n - 1)計算得出。其中，r為RANK()計算的當前行排名， n為當前窗口分區內總的行數。
返回值類型：DOUBLE。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, RANK() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY product_price) AS rk , PERCENT_RANK() OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY product_price) AS pr
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricerkpr
A2024-04-142024323.010.0
A2023-11-112023323.010.0
A2023-06-012023136.030.5
A2024-01-012024248.040.75
A2023-09-012023248.040.75
B2024-05-072024323.010.0
B2024-03-162024323.010.0
B2024-04-012024323.010.0
B2023-09-072023248.040.75
B2024-02-022024248.040.75
C2024-04-212024323.010.0
C2023-10-102023323.010.0
C2023-12-112023323.010.0
C2024-02-042024136.040.75
C2024-02-112024136.040.75
4. NTILE
命令說明：將每個窗口分區的數據分散到桶號從1到n的n個桶中。桶號值最多間隔1，如果窗口分區中的數據行數不能均勻地分散到每一個桶中，則剩余值將從第1個桶開始，每1個桶分1行數據。例如，有6行數據和4個桶， 最終桶號值為1 1 2 2 3 4。返回值類型：BIGINT。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, NTILE(4) OVER(PARTITION BY `year` ORDER BY order_date) AS rk 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricerk
A2023-06-012023136.01
A2023-09-012023248.01
B2023-09-072023248.02
C2023-10-102023323.02
A2023-11-112023323.03
C2023-12-112023323.04
A2024-01-012024248.01
B2024-02-022024248.01
C2024-02-042024136.01
C2024-02-112024136.02
B2024-03-162024323.02
B2024-04-012024323.03
A2024-04-142024323.03
C2024-04-212024323.04
B2024-05-072024323.04
4. 值函數(偏移函數)
FIRST_VALUE：返回窗口分區第1行的值。
LAST_VALUE返回窗口分區最后1行的值。
LAG：返回窗口內距離當前行之前偏移offset后的值。
LEAD：返回窗口內距離當前行偏移offset后的值。
NTH_VALUE：返回窗口內偏移指定offset后的值，偏移量從1開始。
1. FIRST_VALUE
命令說明：返回窗口分區第一行的值。返回值類型：與輸入參數類型相同。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, FIRST_VALUE(product_id) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS fv 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricefv
A2023-06-012023136.01
A2023-09-012023248.01
A2023-11-112023323.01
A2024-01-012024248.01
A2024-04-142024323.01
B2023-09-072023248.02
B2024-02-022024248.02
B2024-03-162024323.02
B2024-04-012024323.02
B2024-05-072024323.02
C2023-10-102023323.03
C2023-12-112023323.03
C2024-02-042024136.03
C2024-02-112024136.03
C2024-04-212024323.03
2. LAST_VALUE
命令說明：返回窗口分區最后一行的值。LAST_VALUE默認統計范圍是 rows between unbounded preceding and current row，即取當前行數據與當前行之前的數據進行比較。如果像FIRST_VALUE那樣直接在每行數據中顯示最后一行數據，需要在 order by 條件的后面加上語句：rows between unbounded preceding and unbounded following。返回值類型：與輸入參數類型相同。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, FIRST_VALUE(product_id) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS lv 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricelv
A2023-06-012023136.01
A2023-09-012023248.02
A2023-11-112023323.03
A2024-01-012024248.02
A2024-04-142024323.03
B2023-09-072023248.02
B2024-02-022024248.02
B2024-03-162024323.03
B2024-04-012024323.03
B2024-05-072024323.03
C2023-10-102023323.03
C2023-12-112023323.03
C2024-02-042024136.01
C2024-02-112024136.01
C2024-04-212024323.03
SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, LAST_VALUE(product_id) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date ROWS BETWEEN unbounded preceding AND unbounded following ) AS lv 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricelv
A2023-06-012023136.03
A2023-09-012023248.03
A2023-11-112023323.03
A2024-01-012024248.03
A2024-04-142024323.03
B2023-09-072023248.03
B2024-02-022024248.03
B2024-03-162024323.03
B2024-04-012024323.03
B2024-05-072024323.03
C2023-10-102023323.03
C2023-12-112023323.03
C2024-02-042024136.03
C2024-02-112024136.03
C2024-04-212024323.03
3. LAG
LAG(x[, offset[, default_value]])   命令說明：返回窗口內距離當前行之前偏移offset后的值。
偏移量起始值是0，也就是當前數據行。偏移量可以是標量表達式，默認offset是1 。
如果偏移量的值是null或者大于窗口長度，則返回default_value；如果沒有指定default_value，則返回null。
返回值類型：與輸入參數類型相同。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, LAG(product_id, 1, '無') OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS lag1 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricelag1
A2023-06-012023136.0無
A2023-09-012023248.01
A2023-11-112023323.02
A2024-01-012024248.03
A2024-04-142024323.02
B2023-09-072023248.0無
B2024-02-022024248.02
B2024-03-162024323.02
B2024-04-012024323.03
B2024-05-072024323.03
C2023-10-102023323.0無
C2023-12-112023323.03
C2024-02-042024136.03
C2024-02-112024136.01
C2024-04-212024323.01
4. LEAD
LEAD(x[,offset[, default_value]])  命令說明：返回窗口內距離當前行偏移offset后的值。偏移量offset起始值是0，也就是當前數據行。偏移量可以是標量表達式，默認offset是1 。如果偏移量的值是null或者大于窗口長度，則返回default_value；如果沒有指定default_value，則返回null。返回值類型：與輸入參數類型相同。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, LEAD(product_id, 1) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS lead1 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricelead1
A2023-06-012023136.02
A2023-09-012023248.03
A2023-11-112023323.02
A2024-01-012024248.03
A2024-04-142024323.0\N
B2023-09-072023248.02
B2024-02-022024248.03
B2024-03-162024323.03
B2024-04-012024323.03
B2024-05-072024323.0\N
C2023-10-102023323.03
C2023-12-112023323.01
C2024-02-042024136.01
C2024-02-112024136.03
C2024-04-212024323.0\N
5. NTH_VALUE
NTH_VALUE(x, offset) 命令說明：返回窗口內偏移指定offset后的值，偏移量從1開始。如果偏移量offset是null或者大于窗口內值的個數，則返回null；如果偏移量offset為0或者負數，則系統提示報錯。返回值類型：與輸入參數類型相同。

SELECT customer_id, order_date, `year`, product_id, product_price, NTH_VALUE(product_id, 2) OVER(PARTITION BY customer_id ORDER BY order_date) AS nv1 
FROM t_sales_info ;
customer_idorder_dateyearproduct_idproduct_pricenv1
A2023-06-012023136.0\N
A2023-09-012023248.02
A2023-11-112023323.02
A2024-01-012024248.02
A2024-04-142024323.02
B2023-09-072023248.0\N
B2024-02-022024248.02
B2024-03-162024323.02
B2024-04-012024323.02
B2024-05-072024323.02
C2023-10-102023323.0\N
C2023-12-112023323.03
C2024-02-042024136.03
C2024-02-112024136.03
C2024-04-212024323.03
END

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