理解 KingbaseES 中的遞迴查詢
關鍵字：SQL，CTE，遞迴查詢
概述：通常遞迴查詢是一個有難度的話題，儘管如此，它們仍使您能夠完成在 SQL 中無法實現的操作。本文通過示例進行了簡單介紹，並展示了與 PL/SQL的遞迴查詢實現的差異。
一、公用表表達式（WITH子句）
公用表表達式（CTE）可以被看作是一個檢視，只適用於一個單一的查詢：
WITH ctename AS ( SELECT ... ) SELECT ... FROM ctename ...
這也可以寫成 中的子查詢FROM，但使用 CTE 有一些優點：
- 查詢變得更具可讀性。
- 您可以在查詢中多次引用 CTE，並且只會計算一次。
- 您可以在 CTE 中使用資料修改語句（通常帶有RETURNING子句）。
請注意，在 V8R3 ，總是物化 CTE。這意味著，CTE 是獨立於包含查詢計算的。從 V8R6 開始，CTE 可以“內聯”到查詢中，這提供了進一步的優化潛力。
二、遞迴查詢的語法
遞迴查詢是使用遞迴 CTE編寫的，即包含RECURSIVE關鍵字的CTE ：
WITH RECURSIVE ctename AS ( SELECT /* non-recursive branch, cannot reference "ctename" */ UNION [ALL] SELECT /* recursive branch referencing "ctename" */ ) SELECT ... FROM ctename ...
三、如何處理遞迴查詢
KingbaseES內部使用 WorkTable 來處理遞迴 CTE。這種處理並不是真正的遞迴，而是迭代：
首先，通過執行 CTE 的非遞迴分支來初始化WorkTable。CTE 的結果也用這個結果集初始化。如果遞迴 CTE 使用UNION而不是UNION ALL，則刪除重複的行。
然後，KingbaseES重複以下操作，直到WorkTable為空：
- 評估 CTE 的遞迴分支，用WorkTable替換對 CTE 的引用。
- 將所有結果行新增到 CTE 結果。如果UNION用於合併分支，則丟棄重複的行。
- 用上一步中的所有新行替換WorkTable（不包括任何已刪除的重複行）。
請注意，到目前為止，CTE的自引用分支並未使用完整的 CTE 結果執行，而是僅使用自上次迭代（WorkTable）以來的新行。
必須意識到這裡無限迴圈的危險：如果迭代永遠不會結束，查詢將一直執行直到結果表變得足夠大以導致錯誤。有兩種方法可以處理：
- 通常，您可以通過使用 UNION來避免無限遞迴，這會刪除重複的結果行（但當然需要額外的處理工作）。
- 另一種方法是LIMIT在使用 CTE 的查詢上放置一個子句，因為如果遞迴 CTE 計算的行數與父查詢獲取的行數一樣多，KingbaseES將停止處理。請注意，此技術不可移植到其他符合標準的資料庫。
請看實際執行計劃：
test=# explain WITH RECURSIVE ctename AS (
test(# SELECT empno, ename
test(# FROM emp
test(# WHERE empno = 7566
test(# UNION ALL
test(# SELECT emp.empno, emp.ename
test(# FROM emp JOIN ctename ON emp.mgr = ctename.empno
test(# )
test-# SELECT * FROM ctename;
--------------------------------------------------------------------------------------------------
CTE Scan on ctename (cost=417.62..489.74 rows=3606 width=36)
CTE ctename
-> Recursive Union (cost=0.00..417.62 rows=3606 width=36)
-> Seq Scan on emp (cost=0.00..25.00 rows=6 width=36)
Filter: (empno = 7566)
-> Hash Join (cost=1.95..32.05 rows=360 width=36)
Hash Cond: (emp_1.mgr = ctename_1.empno)
-> Seq Scan on emp emp_1 (cost=0.00..22.00 rows=1200 width=40)
-> Hash (cost=1.20..1.20 rows=60 width=4)
-> WorkTable Scan on ctename ctename_1 (cost=0.00..1.20 rows=60 width=4)
四、一個簡單的例子
讓我們假設一個像這樣的自引用表
TABLE emp; empno | ename | job | mgr | hiredate | sal | comm | deptno -------+--------+-----------+------+------------+---------+---------+-------- 7839 | KING | PRESIDENT | | 1981-11-17 | 5000.00 | | 10 7698 | BLAKE | MANAGER | 7839 | 1981-05-01 | 2850.00 | | 30 7782 | CLARK | MANAGER | 7839 | 1981-06-09 | 2450.00 | | 10 7566 | JONES | MANAGER | 7839 | 1981-04-02 | 2975.00 | | 20 7902 | FORD | ANALYST | 7566 | 1981-12-03 | 3000.00 | | 20 7369 | SMITH | CLERK | 7902 | 1980-12-17 | 800.00 | | 20 7499 | ALLEN | SALESMAN | 7698 | 1981-02-20 | 1600.00 | 300.00 | 30 7521 | WARD | SALESMAN | 7698 | 1981-02-22 | 1250.00 | 500.00 | 30 7654 | MARTIN | SALESMAN | 7698 | 1981-09-28 | 1250.00 | 1400.00 | 30 7844 | TURNER | SALESMAN | 7698 | 1981-09-08 | 1500.00 | 0.00 | 30 7900 | JAMES | CLERK | 7698 | 1981-12-03 | 950.00 | | 30 7934 | MILLER | CLERK | 7782 | 1982-01-23 | 1300.00 | | 10 (12 rows)
我們要查詢人員 7566 的所有下屬，包括人員本身。查詢的非遞迴分支將是：
SELECT empno, ename FROM emp WHERE empno = 7566;
遞迴分支會找到WorkTable中所有條目的所有下級：
SELECT emp.empno, emp.ename FROM emp JOIN ctename ON emp.mgr = ctename.empno;
可以假設依賴項不包含迴圈（沒有人是他或她自己的經理，直接或間接）。所以可以將查詢與 UNION ALL 結合起來，因為不會發生重複。所以完整查詢將是：
WITH RECURSIVE ctename AS (
SELECT empno, ename
FROM emp
WHERE empno = 7566
UNION ALL
SELECT emp.empno, emp.ename
FROM emp JOIN ctename ON emp.mgr = ctename.empno
)
SELECT * FROM ctename;
empno | ename
-------+-------
7566 | JONES
7902 | FORD
7369 | SMITH
(3 rows)
五、新增生成的列
有時您想新增更多資訊，例如層級。您可以通過將起始級別新增為非遞迴分支中的常量來實現。在遞迴分支中，您只需將 1 新增到級別：
WITH RECURSIVE ctename AS (
SELECT empno, ename,
0 AS level
FROM emp
WHERE empno = 7566
UNION ALL
SELECT emp.empno, emp.ename,
ctename.level + 1
FROM emp
JOIN ctename ON emp.mgr = ctename.empno
)
SELECT * FROM ctename;
empno | ename | level
-------+-------+-------
7566 | JONES | 0
7902 | FORD | 1
7369 | SMITH | 2
(3 rows)
如果UNION在迴圈引用的情況下使用避免重複行，則不能使用此技術。這是因為新增level會使之前相同的行不同。但在那種情況下，分層級別無論如何都沒有多大意義，因為一個條目可能出現在無限多個級別上。
另一個常見的要求是收集“路徑”中的所有祖先：
WITH RECURSIVE ctename AS (
SELECT empno, ename,
ename AS path
FROM emp
WHERE empno = 7566
UNION ALL
SELECT emp.empno, emp.ename,
ctename.path || ' -> ' || emp.ename
FROM emp
JOIN ctename ON emp.mgr = ctename.empno
)
SELECT * FROM ctename;
empno | ename | path
-------+-------+------------------------
7566 | JONES | JONES
7902 | FORD | JONES -> FORD
7369 | SMITH | JONES -> FORD -> SMITH
六、與 PLSQL 的比較
PLSQL對於不符合 SQL 標準的遞迴查詢有不同的語法。原始示例如下所示：
SELECT empno, ename
FROM emp
START WITH empno = 7566
CONNECT BY PRIOR empno = mgr;
EMPNO ENAME
---------- ----------
7566 JONES
7902 FORD
7369 SMITH
這種語法更簡潔，但不如遞迴 CTE 強大。對於涉及連線的更復雜的查詢，它可能變得困難和混亂。將 PLSQL “分層查詢”轉換為遞迴 CTE 總是很容易的：
- 非遞迴分支是不帶CONNECT BY子句但包含START WITH子句的 Oracle 查詢。
- 遞迴分支是不帶START WITH子句但包含CONNECT BY子句的 Oracle 查詢。新增具有遞迴 CTE 名稱的PRIOR聯接，並用來自該聯接 CTE 的列替換所有列。
- 如果 Oracle 查詢使用CONNECT BY NOCYCLE，則使用UNION，否則使用UNION ALL。
一般把connect by語法稱為遞迴查詢，然而嚴格來說這是一個錯誤的叫法。因為它無法把當前層所計算得到的值傳遞到下一層，所以對它的稱呼都是Hierarchical Queries in Oracle (CONNECT BY) 。
七、遞迴查詢的真正實力
如果沒有遞迴 CTE，很多可以用過程語言編寫的東西就不能用 SQL 編寫。這通常影響資料庫的使用，因為 SQL 是用來查詢資料庫的。但是遞迴 CTE 使 SQL過程程式碼更完善，也就是說，它可以執行與任何其他程式語言相同的計算。前面的示例表明遞迴 CTE 可以完成您在 SQL 中無法執行的有用工作。
作為遞迴查詢功能的示例，這裡是一個遞迴 CTE，它計算斐波那契數列的第一個元素：
WITH RECURSIVE t(n,last_n,cnt) AS (
SELECT 1,0,1 FROM DUAL
UNION ALL
SELECT t.n+t.last_n, t.n, t.cnt+1
FROM t
)
SELECT * FROM T limit 10
n | last_n | cnt
----+--------+-----
1 | 0 | 1
1 | 1 | 2
2 | 1 | 3
3 | 2 | 4
5 | 3 | 5
8 | 5 | 6
13 | 8 | 7
21 | 13 | 8
34 | 21 | 9
55 | 34 | 10
KINGBASE研究院