SQL 窗口函数速查表

文章目录

• 窗口函数概述
• PARTITION BY
• ORDER BY
• 窗口大小
• SQL 子句逻辑执行顺序
• 常用窗口函数
• 排名窗口函数
• 取值窗口函数
• 聚合窗口函数

大家好！我是只谈技术不剪发的 Tony 老师。今天分享一个 SQL 窗口函数的速查表，包括窗口函数的语法、窗口函数列表以及相关示例，内容适用于 MySQL、Oracle、SQL Server、PostgreSQL 以及 SQLite 等关系型数据库。

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窗口函数概述

窗口函数（Window Function）基于一个滑动窗口，也就是与当前行相关的一组数据行为其计算出一个结果；通常也称为分析函数（Analytic Function）。

我们知道，聚合函数（Aggregate Function）用于将一组数据汇总成一个结果；而窗口函数则为每一行数据计算出一个结果。它们的区别如下图所示：

窗口函数的语法如下：

SELECT column1, column2,
window_function OVER (
PARTITION BY ...
ORDER BY ...
frame_clause) AS column_alias
FROM table_name;

其中，window_function 是窗口函数的名称；OVER 子句包含三个可选项：分区（PARTITION BY）、排序（ORDER BY）以及窗口大小（frame_clause）。

以下是一个窗口函数的示例：

SELECT city, month,
sum(sold) OVER (
PARTITION BY city
ORDER BY month
RANGE UNBOUNDED PRECEDING) total
FROM sales;

该查询返回了不同城市，按照月份排序后，累计到每个月份的总销量；OVER 子句中各个选项的作用在下文中进行介绍。

窗口函数还提供了命名窗口的功能：

SELECT column1, column2,
window_function1 OVER window_name
window_function2 OVER window_name
FROM table_name
WINDOW window_name AS (
PARTITION BY ...
ORDER BY ...
frame_clause);

当多个窗口函数的 OVER 子句完全相同，命名窗口可以简化函数的输入。MySQL、PostgreSQL、SQLite 支持命名窗口，Oracle、SQL Server 不支持。

PARTITION BY

OVER 子句中的 PARTITION BY 选项用于定义分区，作用类似于 GROUP BY 分组；如果指定了分区选项，窗口函数将会分别针对每个分区单独进行分析；否则，所有数据作为一个整体进行分析。

以下查询按照不同 city 统计总销量：

SELECT month, city, sold,
sum(sold) OVER (
PARTITION BY city ) sum
FROM sales;

ORDER BY

OVER 子句中的 ORDER BY 选项用于指定分区内的排序方式，与 ORDER BY 子句的作用类似；排序选项通常用于数据的排名分析。下图演示了按照 city 分区、按照 month 排序之后的数据：

窗口大小

OVER 子句中的 frame_clause 选项用于指定一个滑动的窗口。窗口总是位于分区范围之内，是分区的一个子集。指定了窗口之后，分析函数不再基于分区进行计算，而是基于窗口内的数据进行计算。

指定窗口大小的语法如下：

ROWS | RANGE | GROUPS BETWEEN frame_start AND frame_end

其中，ROWS 表示以行为单位计算窗口的偏移量；RANGE 表示以数值（例如 10 天之内）为单位计算窗口的偏移量；GROUPS 以组（ORDER BY 排序相同的数据为一组）为单位计算窗口的偏移量，只有 PostgreSQL、SQLite 支持 GROUPS 选项。

frame_start 用于定义窗口的起始位置，可以指定以下内容之一：

• UNBOUNDED PRECEDING，窗口从分区的第一行开始；
• N PRECEDING，窗口从当前行之前的第 N 行、范围 N 之内或者第 N 个组开始；
• CURRENT ROW，窗口从当前行开始。

frame_end 用于定义窗口的结束位置，可以指定以下内容之一：

• CURRENT ROW，窗口到当前行结束；
• M FOLLOWING，窗口到当前行之后的第 M 行、范围 M 之内或者第 M 个组结束；
• UNBOUNDED FOLLOWING，窗口到分区的最后一行结束。

以下是窗口选项的一些示例：

第一个窗口使用 ROWS 选项，包含了前后各 1 行以及当前行；第二个窗口使用 RANGE 选项，包含了当前行的数值减去 1（4-1=3）到当前行的数值加上 1（4+1=5）之间的所有数据；第三个窗口使用 GROUPS 选项，包含了前后各 1 组（ORDER BY 排序相同的数据为一组）和当前行。

如果没有指定窗口大小选项，默认使用的窗口如下：

• 如果指定了 ORDER BY， 默认窗口为 RANGE BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW；
• 如果没有指定 ORDER BY， 默认窗口为 ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND UNBOUNDED FOLLOWING。

SQL 子句逻辑执行顺序

窗口函数可以用于 SELECT 列表或者 ORDER BY 子句中，但是不能出现在其他子句中。各种 SQL 子句的逻辑执行顺序如下：

1. FROM、JOIN
2. WHERE
3. GROUP BY
4. 聚合函数
5. HAVING
6. 窗口函数
7. SELECT
8. DISTINCT
9. UNION、INTERSECT、EXCEPT、MINUS
10. ORDER BY
11. OFFSET
12. LIMIT、FETCH、TOP

常用窗口函数

• 排名窗口函数 RANK
• DENSE_RANK
• PERCENT_RANK
• ROW_NUMBER
• NTILE
• CUME_DIST