Microsoft SQL Server 如何生成连续的数字/字符/时间序列

文章目录

• 使用系统视图生成序列
• 生成一个连接的数字序列
• 生成一个间隔的数字序列
• 生成一个连续的字符序列
• 生成一个间隔的时间序列

• 生成一个等差数字序列
• 生成一个等比数字序列
• 生成斐波那契数列
• 生成一个连续的字符序列
• 生成一个间隔的时间序列

• 创建模拟的 generate_series 表值函数
• 使用 generate_series 函数生成序列

大家好，我是只谈技术不剪发的 Tony 老师。有时候我们需要在数据库中生成一些连续的数字、字符或者时间序列值，今天我们继续介绍如何在 Microsoft SQL Server 中实现这个功能。

📝如果你使用的是 MySQL 数据库，实现相同的功能可以参考这篇文章。
📝如果你使用的是 Oracle 数据库，实现相同的功能可以参考这篇文章。
📝如果你使用的是 PostgreSQL ，实现相同的功能可以参考这篇文章。

使用系统视图生成序列

Microsoft SQL Server 中的系统视图，例如 master.dbo.spt_values，可以用于生成数字序列。

生成一个连接的数字序列

以下语句使用视图 master.dbo.spt_values 生成了一个连续的数字序列：

select number
from master.dbo.spt_values
where type = 'P'
and number between 11 and 15;
number|
------|
11|
12|
13|
14|
15|

这种方法可以生成从 0 到 2047 之间的连续数字序列。

为了生成更大范围的数字序列，我们可以基于该视图创建一个新的视图，例如：

create view generator
as
select t1.number * 2048 + t2.number as number
from master.dbo.spt_values t1
cross join master.dbo.spt_values t2
where t1.type = 'P' and t2.type = 'P';

视图 generator 可以生成 0 到 4194303 之间的数字序列：

select min(number) as min, max(number) as max, count(number) as count
from generator;
min|max    |count  |
---|-------|-------|
0|4194303|4194304|

生成一个间隔的数字序列

求余运算符（%）可以用于返回指定增量的间隔数字序列，例如：

select number
from master.dbo.spt_values
where type = 'P'
and number between 1 and 10
and number % 3 = 1;
number|
------|
1|
4|
7|
10|

该查询返回了一个从 1 到 10 之间、增量为 3 的数字序列。

以下查询返回了一个增量为 -2.5、范围从 15 到 1.4 之间的降序数字序列：

select 15 + number * -2.5 as number
from master.dbo.spt_values
where type = 'P'
and 15 + number * -2.5 >= 1.4;
number|
------|
15.0|
12.5|
10.0|
7.5|
5.0|
2.5|

生成一个连续的字符序列

基于上面的视图和 char(n) 函数可以生成连续的字符序列。例如：

select char(number) as letter
from master.dbo.spt_values
where type = 'P'
and number between 65 and 70;
letter|
------|
A     |
B     |
C     |
D     |
E     |
F     |

该查询返回了字符 A 到 F 的序列，char(n) 函数用于将 ASCII 编码转化为相应的字符。

生成一个间隔的时间序列

同样基于上面的视图和时间加减法可以生成间隔的时间序列。例如：

select dateadd(hour, number, '2020-01-01 00:00:00') as ts
from master.dbo.spt_values
where type = 'P'
and number between 0 and 12;
ts                 |
-------------------|
2020-01-01 00:00:00|
2020-01-01 01:00:00|
2020-01-01 02:00:00|
2020-01-01 03:00:00|
2020-01-01 04:00:00|
2020-01-01 05:00:00|
2020-01-01 06:00:00|
2020-01-01 07:00:00|
2020-01-01 08:00:00|
2020-01-01 09:00:00|
2020-01-01 10:00:00|
2020-01-01 11:00:00|
2020-01-01 12:00:00|

该查询返回了 2020-01-01 00:00:00 到 2020-01-01 12:00:00、间隔为 1 小时的所有时间点。

使用通用表表达式生成序列

生成一个等差数字序列

通用表表达式（Common Table Expression）的递归调用可以用于生成各种数列。例如：

with t(n) as (
select 0
union all
select n+2 from t where n < 10
)
select n from t;
n |
--|
0|
2|
4|
6|
8|
10|

以上语句生成了一个 0 到 10之间、增量为 2 的偶数数列，执行过程如下：

• 首先，执行 CTE 中的初始化查询，生成一行数据（0）；
• 然后，第一次执行递归查询，判断 n < 10，生成一行数据 2（n+2）；
• 接着，重复执行递归查询，生成更多的数据；直到 n = 10 时不满足条件终止递归；此时临时表 t 中包含 6 条数据；
• 最后，执行主查询，返回所有的数据。

生成一个等比数字序列

上文中的系统视图只能用于生成等差数列，通用表表达式则可以生成更复杂的数列，例如等比数列：

with t(n) as (
select 1
union all
select n*4 from t where n*4 < 1000
)
select n from t;
n  |
---|
1|
4|
16|
64|
256|

从第二行开始，每个数字都是上一行的 4 倍。

生成斐波那契数列

斐波那契数列（Fibonacci series）是指从数字 0 和 1（或者从 1 和 1）开始，后面的每个数字等于它前面两个数字之和（0、1、1、2、3、5、8、13、21、…）。使用通用表表达式可以很容易地生成斐波那契数列：

with fibonacci (n, fib_n, next_fib_n) as (
select 1, 0, 1
union all
select n + 1, next_fib_n, fib_n + next_fib_n
from fibonacci
where n < 10 )
select * from fibonacci;
n |fib_n|next_fib_n|
--|-----|----------|
1|    0|         1|
2|    1|         1|
3|    1|         2|
4|    2|         3|
5|    3|         5|
6|    5|         8|
7|    8|        13|
8|   13|        21|
9|   21|        34|
10|   34|        55|

其中，字段 n 表示该行包含了第 n 个斐波那契数列值；字段 fib_n 表示斐波那契数列值；字段 next_fib_n 表示下一个斐波那契数列值。

生成一个连续的字符序列

基于通用表表达式和 char(n) 函数同样可以生成连续的字符序列，例如：

with t(n) as (
select 65
union all
select n+1 from t where n < 70
)
select char(n) as letter from t;
letter|
------|
A     |
B     |
C     |
D     |
E     |
F     |

生成一个间隔的时间序列

以下语句使用递归通用表表达式生成一个时间序列：

with ts(v) as (
select cast('2020-01-01 00:00:00' as datetime2)
union all
select dateadd(hour,1, v) from ts where v < cast('2020-01-01 12:00:00' as datetime2)
)
select v from ts;
v                  |
-------------------|
2020-01-01 00:00:00|
2020-01-01 01:00:00|
2020-01-01 02:00:00|
2020-01-01 03:00:00|
2020-01-01 04:00:00|
2020-01-01 05:00:00|
2020-01-01 06:00:00|
2020-01-01 07:00:00|
2020-01-01 08:00:00|
2020-01-01 09:00:00|
2020-01-01 10:00:00|
2020-01-01 11:00:00|
2020-01-01 12:00:00|

以上查询返回了 2020-01-01 00:00:00 到 2020-01-01 12:00:00 之间，间隔为 1 小时的所有时间点。

使用表值函数生成序列

Microsoft SQL Server 支持表值函数（table-valued function），也就是返回结果为集合（表）的函数，可以用于模拟 PostgreSQL 中的 generate_series 函数。

创建模拟的 generate_series 表值函数

我们创建一个表值函数 generate_series：

create or alter function generate_series(@pstart numeric(38,10), @pstop numeric(38,10), @pstep numeric(38,10) = 1.0)
returns @generate_series table(n numeric(38,10))
as
begin
if @pstep = 0 return
if @pstart > @pstop and @pstep > 0 return
if @pstart < @pstop and @pstep < 0 return

;with t(n, v) as (
select 1, @pstart
union all
select n+1, cast(@pstart + n * @pstep as numeric(38,10)) from t where n <= floor(abs((@pstop-@pstart)/@pstep))
)
insert into @generate_series
select v from t

return
end;

其中，@pstart 表示数据序列的起点，@pstop 表示数据序列的终点，@pstep 表示每次的增量，不允许为 0，默认为 1。

使用 generate_series 函数生成序列

创建了 generate_series 函数之后，我们就可以用它来生成各种序列值。例如：

select cast (n as integer) as n
from generate_series(11, 15, default);
n |
--|
11|
12|
13|
14|
15|

select n from generate_series(15, 1.4, -2.5);
n            |
-------------|
15.0000000000|
12.5000000000|
10.0000000000|
7.5000000000|
5.0000000000|
2.5000000000|

第一个函数返回了 11 到 15 的连续整数；第二个函数返回了 15 到 1.4 之间增量为 -2.5 的数字序列。

我们同样可以使用 generate_series 函数生成字符序列和时间序列：

select char(n) as letter
from generate_series(65, 70, 1);
letter|
------|
A     |
B     |
C     |
D     |
E     |
F     |

select dateadd(hour, n, timefromparts(0,0,0,0,0)) as time
from generate_series(0, 12, default);
time    |
--------|
00:00:00|
01:00:00|
02:00:00|
03:00:00|
04:00:00|
05:00:00|
06:00:00|
07:00:00|
08:00:00|
09:00:00|
10:00:00|
11:00:00|
12:00:00|

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