Oracle 11g新特性之Pivot 和 Unpivot简介

Pivot 和 Unpivot

使用简单的 SQL 以电子表格类型的交叉表报表显示任何关系表中的信息，并将交叉表中的所有数据存储到关系表中。

Pivot
如您所知，关系表是表格化的，即，它们以列-值对的形式出现。假设一个表名为 CUSTOMERS。

SQL> desc customers
Name                                      Null?    Type
----------------------------------------- -------- ---------------------------
CUST_ID                                            NUMBER(10)
CUST_NAME                                          VARCHAR2(20)
STATE_CODE                                         VARCHAR2(2)
TIMES_PURCHASED                                    NUMBER(3)

选定该表：

select cust_id, state_code, times_purchased
from customers
order by cust_id;

输出结果如下：

CUST_ID STATE_CODE TIMES_PURCHASED
------- ---------- ---------------
1 CT                       1
2 NY                      10
3 NJ                       2
4 NY                       4
...and so on...

注意数据是如何以行值的形式显示的：针对每个客户，该记录显示了客户所在的州以及该客户在商店购物的次数。当该客户从商店购买更多物品时，列 times_purchased 会进行更新。

现在，假设您希望统计一个报表，以了解各个州的购买频率，即，各个州有多少客户只购物一次、两次、三次等等。如果使用常规 SQL，您可以执行以下语句：

select state_code, times_purchased, count(1) cnt
from customers
group by state_code, times_purchased;

输出如下：

ST TIMES_PURCHASED        CNT
-- --------------- ----------
CT               0         90
CT               1        165
CT               2        179
CT               3        173
CT               4        173
CT               5        152
...and so on...

这就是您所要的信息，但是看起来不太方便。使用交叉表报表可能可以更好地显示这些数据，这样，您可以垂直排列数据，水平排列各个州，就像电子表格一样：

Times_purchased
CT           NY         NJ      ...and so on...

1             0            1          0      ...
2            23          119         37      ...
3            17           45          1      ...
...and so on...

在 Oracle 数据库 11g推出之前，您需要针对每个值通过 decode 函数进行以上操作，并将每个不同的值编写为一个单独的列。但是，该方法一点也不直观。
庆幸的是，您现在可以使用一种很棒的新特性 PIVOT 通过一种新的操作符以交叉表格式显示任何查询，该操作符相应地称为pivot。下面是查询的编写方式：

select * from (
select times_purchased, state_code
from customers t
)
pivot
(
count(state_code)
for state_code in ('NY','CT','NJ','FL','MO')
)
order by times_purchased
/

输出如下：

. TIMES_PURCHASED       'NY'       'CT'       'NJ'       'FL'       'MO'
--------------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
0      16601         90          0          0          0
1      33048        165          0          0          0
2      33151        179          0          0          0
3      32978        173          0          0          0
4      33109        173          0          1          0
... and so on ...

这表明了pivot操作符的威力。state_codes 作为标题行而不是列显示。下面是传统的表格化格式的图示：

图 1传统的表格化显示
在交叉表报表中，您希望将 Times Purchased 列的位置掉换到标题行，如图 2 所示。该列变为行，就好像该列逆时针旋转 90 度而变为标题行一样。该象征性的旋转需要有一个支点 (pivot point)，在本例中，该支点为 count(state_code) 表达式。

图 2执行了 Pivot 操作的显示
该表达式需要采用以下查询语法：

...
pivot
(
count(state_code)
for state_code in ('NY','CT','NJ','FL','MO')
)
...

第二行“for state_code ...”限制查询对象仅为这些值。该行是必需的，因此不幸的是，您需要预先知道可能的值。该限制在 XML 格式的查询将有所放宽，如本文后面部分所述。
注意输出中的标题行：

. TIMES_PURCHASED       'NY'       'CT'       'NJ'       'FL'       'MO'
--------------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------

列标题是来自表本身的数据：州代码。缩写可能已经相当清楚无需更多解释，但是假设您希望显示州名而非缩写（“Connecticut”而非“CT”），那又该如何呢？如果是这样，您需要在查询的 FOR 子句中进行一些调整，如下所示：

select * from (
select times_purchased as "Puchase Frequency", state_code
from customers t
)
pivot
(
count(state_code)
for state_code in ('NY' as "New York",'CT' "Connecticut",'NJ' "New Jersey",'FL' "Florida",'MO' as "Missouri")
)
order by 1
/

Puchase Frequency   New York Connecticut New Jersey    Florida   Missouri
----------------- ---------- ----------- ---------- ---------- ----------
0      16601         90           0          0          0
1      33048        165           0          0          0
2      33151        179           0          0          0
3      32978        173           0          0          0
4      33109        173           0          1          0
...and so on...

FOR 子句可以提供其中的值（这些值将成为列标题）的别名。
My Example：
--------- Example 1 ---------

SELECT CLASS_LEVEL, min(NCHI) NUM_CHI, min(NENG) NUM_ENG, min(NMATH) NUM_MATH, min(PCHI) PCT_CHI, min(PENG) PCT_ENG, min(PMATH) PCT_MATH FROM (
select B.CLASS_LEVEL as CLASS_LEVEL,
B.SUBJECT_CODE as SUBJECT_01,
B.SUBJECT_CODE AS SUBJECT_02,
B.NUMBER_OF_PASSED AS NUM_OF_PASSED,
ROUND(B.NUMBER_OF_PASSED/B.NUMBER_OF_STUDENT*100, 0) AS PCT_OF_PASSED
FROM TSA_RPT_SCH B
where B.SCHOOL_ID = 0
AND B.TSA_YEAR = '2008'
AND B.CLASS_LEVEL = 'P3'
)
PIVOT(
MIN(NUM_OF_PASSED) FOR SUBJECT_01 IN ('CHI' AS NCHI, 'ENG' AS NENG, 'MATH' AS NMATH)
)
PIVOT(
MIN(PCT_OF_PASSED) FOR SUBJECT_02 IN ('CHI' AS PCHI, 'ENG' AS PENG, 'MATH' AS PMATH)
)
group by CLASS_LEVEL;
-------- Example 2 ---------
select CLASS_LEVEL, F1, F2, F3, F4, F5, F6, F7, F8, F9, F10, F11, F12, F13, F14, F15 from (
select CLASS_LEVEL, SUBJECT_CODE||'|'||dimension||'|'||SUB_PAPER_CODE SDS, SCH_AVG_SCORE from (
select CLASS_LEVEL, SUBJECT_CODE, dimension, SUB_PAPER_CODE, SCH_AVG_SCORE
from TSA_RPT_SCH_SP B
where B.SCHOOL_ID = 0
and B.TSA_YEAR = '2008'
and CLASS_LEVEL = 'P3'
and ((SUBJECT_CODE in ('CHI', 'ENG') and not dimension like 'S%') or
SUBJECT_CODE = 'MATH')
-- order by SUBJECT_CODE,
-- DECODE(B.dimension,'R',1,'L',2,'W',3,'V',4,'S',5,'SI',6,'SY',7,'SG',8,'N',-2,'M',-1,'D',9,'A',10,'Z',11),
-- SUB_PAPER_CODE
)
)
PIVOT
(
min(SCH_AVG_SCORE) for SDS in ('CHI|L|3CL1' as F1,'CHI|L|3CL2' as F2,'CHI|V|3CAV2' as F3, 'CHI|W|3CW1' as F4, 'ENG|L|3EL1' as F5, 'ENG|L|3EL2' as F6,
'ENG|R|3ERW1' as F7, 'ENG|R|3ERW2' as F8, 'MATH|D|3M1' as F9, 'MATH|D|3M2' as F10, 'MATH|D|3M3' as F11, 'MATH|D|3M4' as F12,
'CHI|SI' as F13, 'CHI|SG' as F14, 'CHI|3ES' as F15)
) ;

Unpivot

就像有物质就有反物质一样，有 pivot 就应该有“unpivot”，对吧？
好了，不开玩笑，但 pivot 的反向操作确实需要。假设您有一个显示交叉表报表的电子表格，如下所示：

Purchase Frequency	New York	Connecticut	New Jersey	Florida	Missouri
0	12	11	1	0	0
1	900	14	22	98	78
2	866	78	13	3	9
...	.

现在，您希望将这些数据加载到一个名为 CUSTOMERS 的关系表中：

SQL> desc customers
Name                                      Null?    Type
----------------------------------------- -------- ---------------------------
CUST_ID                                            NUMBER(10)
CUST_NAME                                          VARCHAR2(20)
STATE_CODE                                         VARCHAR2(2)
TIMES_PURCHASED                                    NUMBER(3)

必须将电子表格数据去规范化为关系格式，然后再进行存储。当然，您可以使用 DECODE 编写一个复杂的 SQL*:Loader 或 SQL 脚本，以将数据加载到 CUSTOMERS 表中。或者，您可以使用pivot的反向操作 UNPIVOT，将列打乱变为行，这在 Oracle 数据库 11g中可以实现。
通过一个示例对此进行演示可能更简单。让我们首先使用pivot操作创建一个交叉表：

1  create table cust_matrix
2  as
3  select * from (
4     select times_purchased as "Puchase Frequency", state_code
5     from customers t
6  )
7  pivot
8  (
9     count(state_code)
10     for state_code in ('NY' as "New York",'CT' "Conn",'NJ' "New Jersey",'FL' "Florida",
'MO' as "Missouri")
11  )
12* order by 1

您可以查看数据在表中的存储方式：

SQL> select * from cust_matrix
2  /

Puchase Frequency   New York       Conn New Jersey    Florida   Missouri
----------------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
1      33048        165          0          0          0
2      33151        179          0          0          0
3      32978        173          0          0          0
4      33109        173          0          1          0
... and so on ...

这是数据在电子表格中的存储方式：每个州是表中的一个列（“New York”、“Conn”等等）。

SQL> desc cust_matrix
Name                                      Null?    Type
----------------------------------------- -------- ---------------------------
Puchase Frequency                                  NUMBER(3)
New York                                           NUMBER
Conn                                               NUMBER
New Jersey                                         NUMBER
Florida                                            NUMBER
Missouri                                           NUMBER

您需要将该表打乱，使行仅显示州代码和该州的购物人数。通过unpivot操作可以达到此目的，如下所示：

select *
from cust_matrix
unpivot
(
state_counts
for state_code in ("New York","Conn","New Jersey","Florida","Missouri")
)
order by "Puchase Frequency", state_code
/

输出如下：

Puchase Frequency STATE_CODE STATE_COUNTS
----------------- ---------- ------------
1 Conn                165
1 Florida               0
1 Missouri              0
1 New Jersey            0
1 New York          33048
2 Conn                179
2 Florida               0
2 Missouri              0
...and so on...

注意每个列名如何变为 STATE_CODE 列中的一个值。Oracle 如何知道 state_code 是一个列名？它是通过查询中的子句知道的，如下所示：

for state_code in ("New York","Conn","New Jersey","Florida","Missouri")

这里，您指定“New York”、“Conn”等值是您要对其执行 unpivot 操作的 state_code 新列的值。我们来看看部分原始数据：

Puchase Frequency   New York       Conn New Jersey    Florida   Missouri
----------------- ---------- ---------- ---------- ---------- ----------
1      33048        165          0          0          0

当列“纽约”突然变为一个行中的值时，您会怎样显示值 33048 呢？该值应该显示在哪一列下呢？上述查询中unpivot操作符内的 for 子句上面的子句对此进行了解答。您指定了 state_counts，它就是在生成的输出中创建的新列的名称。
Unpivot可以是pivot的反向操作，但不要以为前者可以对后者所进行的任何操作进行反向操作。例如，在上述示例中，您对 CUSTOMERS 表使用pivot操作创建了一个新表 CUST_MATRIX。然后，您对 CUST_MATRIX 表使用了unpivot，但这并没有取回原始表 CUSTOMERS 的详细信息。相反，交叉表报表以便于您将数据加载到关系表中的不同方式显示。因此unpivot并不是为了取消pivot所进行的操作。在使用 pivot 创建一个表然后删除原始表之前，您应该慎重考虑。
unpivot的某些很有趣的用法超出了通常的强大数据操作功能范围（如上面的示例）。Amis Technologies 的 Oracle ACE 总监 Lucas Jellema 介绍了如何生成若干行特定数据用于测试。在此，我将对他的原始代码稍加修改，以显示英语字母表中的元音：

select value
from
(
(
select
'a' v1,
'e' v2,
'i' v3,
'o' v4,
'u' v5
from dual
)
unpivot
(
value
for value_type in
(v1,v2,v3,v4,v5)
)
)
/

输出如下：

V
-
a
e
i
o
u

该模型可以扩展为包含任何类型的行生成器。感谢 Lucas 为我们提供了这一巧妙招术。

XML 类型

在上述示例中，注意您指定有效的 state_codes 的方式：

for state_code in ('NY','CT','NJ','FL','MO')

该要求假设您知道 state_code 列中显示的值。如果您不知道都有哪些值，您怎么构建查询呢？
pivot操作中的另一个子句 XML 可用于解决此问题。该子句允许您以 XML 格式创建执行了 pivot 操作的输出，在此输出中，您可以指定一个特殊的子句 ANY 而非文字值。示例如下：

select * from (
select times_purchased as "Purchase Frequency", state_code
from customers t
)pivot xml(
count(state_code)for state_code in (any))
order by 1
/

输出恢复为 CLOB 以确保 LONGSIZE 在查询运行之前设置为大值。

SQL> set long 99999

较之原始的pivot操作，该查询有两处明显不同（用粗体显示）。首先，您指定了一个子句 pivot xml 而不只是pivot。该子句生成 XML 格式的输出。其次，for 子句显示 for state_code in (any) 而非长列表的 state_code 值。该 XML 表示法允许您使用 ANY 关键字，您不必输入 state_code 值。输出如下：

Purchase Frequency STATE_CODE_XML
------------------ --------------------------------------------------
1 <PivotSet><item><column name = "STATE_CODE">CT</co
lumn><column name = "COUNT(STATE_CODE)">165</colum
n></item><item><column name = "STATE_CODE">NY</col
umn><column name = "COUNT(STATE_CODE)">33048</colu
mn></item></PivotSet>

2 <PivotSet><item><column name = "STATE_CODE">CT</co
lumn><column name = "COUNT(STATE_CODE)">179</colum
n></item><item><column name = "STATE_CODE">NY</col
umn><column name = "COUNT(STATE_CODE)">33151</colu
mn></item></PivotSet>

... and so on ...

如您所见，列 STATE_CODE_XML 是 XMLTYPE，其中根元素是 <PivotSet>。每个值以名称-值元素对的形式表示。您可以使用任何 XML 分析器中的输出生成更有用的输出。
除了 ANY 子句外，您还可以编写一个子查询。假设您有一个优先州列表并希望仅选择这些州的行。您将优先州放在一个名为 preferred_states 的新表中：

SQL> create table preferred_states
2  (
3     state_code varchar2(2)
4  )
5  /

Table created.

SQL> insert into preferred_states values ('FL')
2> /

1 row created.

SQL> commit;

Commit complete.

现在pivot操作如下所示：

select * from (
select times_purchased as "Puchase Frequency", state_code
from customers t
)
pivot xml
(
count(state_code)
for state_code in (select state_code from preferred_states)
)
order by 1
/

for 子句中的子查询可以是您需要的任何内容。例如，如果希望选择所有记录而不限于任何优先州，您可以使用以下内容作为 for 子句：

for state_code in (select distinct state_code from customers)

子查询必须返回不同的值，否则查询将失败。这就是我们指定上述 DISTINCT 子句的原因。

结论

Pivot为 SQL 语言增添了一个非常重要且实用的功能。您可以使用 pivot 函数针对任何关系表创建一个交叉表报表，而不必编写包含大量 decode 函数的令人费解的、不直观的代码。同样，您可以使用unpivot操作转换任何交叉表报表，以常规关系表的形式对其进行存储。Pivot可以生成常规文本或 XML 格式的输出。如果是 XML 格式的输出，您不必指定 pivot 操作需要搜索的值域。
有关 pivot 和 unpivot 操作的详细信息，请参考Oracle 数据库 11g SQL 语言参考。