什么是SQL的递归查询?WITH RECURSIVE的用法与场景

SQL递归查询通过WITH RECURSIVE实现,用于处理层级或图结构数据,如组织架构、物料清单等;它由锚点成员和递归成员组成,利用UNION ALL连接,逐层遍历直到无新数据生成,适用于深度不确定的父子关系查询,但需注意性能、索引、循环引用及数据库递归深度限制等问题。

什么是sql的递归查询?with recursive的用法与场景

SQL的递归查询,说白了,就是一种处理层级或图形结构数据的强大工具。它允许我们通过一个初始的“起点”(称为锚点成员)和一套“规则”(递归成员),不断地迭代查询,直到满足某个终止条件。

WITH RECURSIVE

是SQL标准中实现这种递归查询的方式,它特别擅长解决那些传统连接操作搞不定的,深度不确定的层级关系问题,比如组织架构、物料清单或者社交网络中的关系链。

解决方案

在我看来,理解

WITH RECURSIVE

的关键在于它模拟了一种“自我循环”的思考模式。我们不再需要写一堆层层嵌套的

JOIN

来找出所有下属,或者计算一个产品的所有子组件,而是定义一个基础集,然后定义一个如何从当前结果集生成下一个结果集的规则。这种方式,不仅代码更简洁,也更能清晰地表达业务逻辑。

具体来说,一个

WITH RECURSIVE

CTE(Common Table Expression)通常包含两个主要部分:

锚点成员(Anchor Member):这是递归的起始点,它是一个非递归的

SELECT

语句,用于建立初始的结果集。可以把它想象成你寻宝的第一个线索。递归成员(Recursive Member):这是一个

SELECT

语句,它会引用CTE本身,并与某个表进行连接,从而从上一步的结果中生成新的行。这个成员会反复执行,直到不再有新的行产生。这就好像你拿着上一个线索找到下一个线索,如此循环。

这两个成员之间通常用

UNION ALL

(或

UNION

)连接起来。

UNION ALL

性能更好,因为它不检查重复项,但在某些情况下,如果你需要去重,

UNION

会是更好的选择。整个过程就像一个自动化的“深度优先”或“广度优先”遍历,直到所有相关的层级都被探索完毕。

什么时候应该考虑使用SQL递归查询?

在我个人的经验里,每当我遇到数据之间存在“父子关系”或“A依赖B,B又依赖C”这样的链式结构,并且这种链条的深度是不确定的,我就会立刻想到

WITH RECURSIVE

最典型的应用场景包括:

组织架构或员工层级:找出某个经理的所有下属,无论他们隔了多少层。这是我最常遇到的场景,传统方法需要写多个

LEFT JOIN

,既笨重又无法处理无限层级。物料清单(Bill of Materials, BOM):一个产品由哪些组件构成,这些组件又由哪些子组件构成,直到最基本的原材料。这在制造业中非常常见。文件系统或目录结构:显示某个目录下所有的子目录和文件。社交网络中的关系链:比如查找“我的好友的好友”或者“与我相隔N度的人”。虽然对于大型社交网络,专门的图数据库可能更高效,但对于小规模分析,

WITH RECURSIVE

是个不错的选择。评论或论坛帖子:显示一个主帖下的所有回复及其子回复。

说白了,只要你的数据能画成一棵树或者一个有向图,并且你需要遍历这棵树或图的所有节点,

WITH RECURSIVE

就是你的得力助手。它让原本复杂的、需要应用程序逻辑来处理的问题,变得可以在数据库层面优雅地解决。

WITH RECURSIVE 具体怎么写?一个实战案例解析

我们用一个经典的员工层级结构来演示

WITH RECURSIVE

的写法。假设我们有一个

employees

表,包含

employee_id

employee_name

manager_id

,其中

manager_id

指向其上级员工的

employee_id

目标:找出所有直接或间接向“Alice”(假设她的

employee_id

是101)汇报的员工。

首先,我们模拟一下数据:

CREATE TABLE employees (    employee_id INT PRIMARY KEY,    employee_name VARCHAR(50),    manager_id INT);INSERT INTO employees (employee_id, employee_name, manager_id) VALUES(101, 'Alice', NULL), -- CEO(102, 'Bob', 101),(103, 'Charlie', 101),(104, 'David', 102),(105, 'Eve', 102),(106, 'Frank', 104),(107, 'Grace', 103);

现在,我们来写

WITH RECURSIVE

查询:

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WITH RECURSIVE EmployeeHierarchy AS (    -- 锚点成员 (Anchor Member): 从Alice开始,她是我们的起点    SELECT        e.employee_id,        e.employee_name,        e.manager_id,        0 AS level -- 标记层级,Alice是第0层    FROM        employees e    WHERE        e.employee_id = 101 -- 指定起始员工ID    UNION ALL    -- 递归成员 (Recursive Member): 找到当前层级员工的所有下属    SELECT        e.employee_id,        e.employee_name,        e.manager_id,        eh.level + 1 AS level -- 下属的层级加1    FROM        employees e    JOIN        EmployeeHierarchy eh ON e.manager_id = eh.employee_id -- 关键:连接到CTE本身)SELECT    employee_id,    employee_name,    manager_id,    levelFROM    EmployeeHierarchyORDER BY    level, employee_id;

代码解析:

WITH RECURSIVE EmployeeHierarchy AS (...)

: 定义了一个名为

EmployeeHierarchy

的递归CTE。锚点成员

SELECT e.employee_id, e.employee_name, e.manager_id, 0 AS level FROM employees e WHERE e.employee_id = 101

这部分选出了Alice(ID为101)作为起始点,并给她标记为

level 0

。这是递归的基石。

UNION ALL

: 将锚点成员和递归成员的结果合并。递归成员

SELECT e.employee_id, e.employee_name, e.manager_id, eh.level + 1 AS level FROM employees e JOIN EmployeeHierarchy eh ON e.manager_id = eh.employee_id

这里是核心。它将

employees

表(别名

e

)与我们正在构建的

EmployeeHierarchy

CTE(别名

eh

)进行连接。连接条件

e.manager_id = eh.employee_id

的意思是:找出所有其

manager_id

等于

EmployeeHierarchy

中某个

employee_id

的员工。这实际上就是在找当前层级员工的直接下属。

eh.level + 1 AS level

:每找到一层下属,我们就把他们的层级加1,这样我们就能追踪到他们在组织架构中的深度。

这个查询会首先把Alice放进

EmployeeHierarchy

。然后,在第一次递归中,它会找到所有

manager_id

是101的员工(Bob和Charlie),把他们加入

EmployeeHierarchy

,并标记为

level 1

。接着,在第二次递归中,它会找到所有

manager_id

是Bob或Charlie的员工(David, Eve, Grace),标记为

level 2

。这个过程会一直重复,直到再也找不到新的下属为止。最终,

EmployeeHierarchy

CTE会包含所有从Alice开始的层级结构。

使用WITH RECURSIVE的性能考量与注意事项

虽然

WITH RECURSIVE

非常强大,但它并非没有代价。在实际应用中,我发现有几个方面需要特别注意:

性能问题

深度与广度:如果你的层级结构非常深或者每一层都有大量的节点(广度很大),递归查询的性能可能会急剧下降。每次递归都需要进行一次连接操作,数据量越大,开销越大。索引:确保用于连接的列(在这个例子中是

employee_id

manager_id

)有合适的索引。没有索引,数据库可能需要进行全表扫描,这会是灾难性的。数据量:对于非常庞大的数据集,或者需要频繁执行的复杂递归查询,可能需要考虑在应用层处理,或者使用专门的图数据库(如Neo4j)来获得更好的性能。

无限循环(Cycles)

这是递归查询最常见的陷阱之一。如果你的数据中存在循环引用(比如A的经理是B,B的经理是C,而C的经理又是A),递归查询就会陷入无限循环,最终导致数据库报错(通常是“递归深度超出限制”)。如何避免:在设计数据模型时,应尽量避免循环引用。如果业务上允许,你可能需要在递归成员中加入额外的条件来检测和中断循环。一些数据库(如PostgreSQL)提供了

CYCLE

子句来帮助检测和处理循环。在我们的例子中,如果Bob的经理是Alice,而Alice的经理又是Bob,就会出现循环。一种手动处理方式是,在CTE中追踪已经访问过的路径,如果新节点已经在路径中,则停止。

UNION ALL

vs

UNION

大多数情况下,使用

UNION ALL

就足够了,因为它不进行去重,性能更好。但如果你的递归路径可能导致重复的节点(例如,一个节点可以通过多条路径到达),并且你只关心唯一的节点列表,那么

UNION

可能是必要的,尽管它会带来额外的去重开销。

MAXRECURSION

限制

一些数据库系统(比如SQL Server)默认对递归查询的深度有限制(通常是100层)。如果你的层级深度可能超过这个限制,你需要通过

OPTION (MAXRECURSION N)

来显式设置一个更高的值,或者设置为0表示无限制(但要小心无限循环)。PostgreSQL和MySQL通常没有这个默认限制。

可读性与调试

虽然

WITH RECURSIVE

比多层

JOIN

更简洁,但对于初学者来说,理解其执行流程可能需要一点时间。在调试时,可以先单独运行锚点成员,再逐步理解递归成员如何工作。

总的来说,

WITH RECURSIVE

是SQL工具箱里一把锋利的瑞士军刀,用好了能大大提高效率和代码的优雅度。但就像所有强大的工具一样,也需要我们理解其工作原理和潜在的风险,才能真正发挥它的价值。

以上就是什么是SQL的递归查询?WITH RECURSIVE的用法与场景的详细内容,更多请关注创想鸟其它相关文章!

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