SQL 轉置計算
轉置即旋轉資料表的橫縱方向,常用來改變資料佈局,以便用新的角度觀察。有些轉置演算法比較簡單,比如行轉列、列轉行、雙向轉置;有些演算法變化較多,比如動態轉置、轉置時跨行計算、關聯轉置等。這些轉置演算法對日常工作多有助益,值得我們學習討論。
基礎轉置
行轉列和列轉行是最簡單的轉置演算法,形式上互為逆運算,具體請看下面的問題及分析過程:
1. 行轉列:將銷量分組表的quater 欄位裡的值(行)Q1-Q4 ,轉為新欄位名(列)Q1-Q4 ,如下:
year | quarter | amount |
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----> | year | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 |
year2018 | Q1 | 89 |
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year2018 | 89 | 93 | 88 | 99 |
year2018 | Q2 | 93 |
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year2019 | 92 | 97 | 90 | 88 |
year2018 | Q3 | 88 |
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year2018 | Q4 | 99 |
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year2019 | Q1 | 92 |
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year2019 | Q2 | 97 |
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year2019 | Q3 | 90 |
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year2019 | Q4 | 88 |
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2. 列轉行:將銷量交叉表的欄位名Q1-Q4 ,轉為新欄位quarter 裡的值Q1-Q4 ,如下:
Year | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 |
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----> | year | quarter | amount |
year2018 | 89 | 93 | 88 | 99 |
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year2018 | Q1 | 89 |
year2019 | 92 | 97 | 90 | 88 |
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year2018 | Q2 | 93 |
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year2018 | Q3 | 88 |
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year2018 | Q4 | 99 |
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year2019 | Q1 | 92 |
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year2019 | Q2 | 97 |
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year2019 | Q3 | 90 |
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year2019 | Q4 | 88 |
早期SQL的解決方案
對於行轉列,早期的SQL沒有pivot之類的專用函式(MySQL、HSQLDB等資料庫現在也沒有),這種情況下只能用多個基本函式的組合來實現行轉列,同一個問題往往有多種實現方法。
方法1:case when子查詢+分組彙總
/*mysql*/ Select year, max(Q1) 'Q1', max(Q2) 'Q2', max (Q3) 'Q3', max (Q4) 'Q4' from ( select year, case when quarter = 'Q1' then amount end Q1, case when quarter = 'Q2' then amount end Q2, case when quarter = 'Q3' then amount end Q3, case when quarter = 'Q4' then amount end Q4 from zz11 ) t group by year; |
方法2:sum if+分組彙總:
/*mysql*/ SELECT year, MAX(IF(quarter = 'Q1', amount, null)) AS 'Q1', MAX (IF(quarter = 'Q2', amount, null)) AS 'Q2', MAX (IF(quarter = 'Q3', amount, null)) AS 'Q3', MAX (IF(quarter = 'Q4', amount, null)) AS 'Q4' FROM zz11 GROUP BY year; |
其他方法還有 WITH ROLLUP+分組彙總或UNION+分組彙總等,這裡不一一列舉。這些方法表面各異,但本質其實都差不多,都是用分組的方法算出year的值,用列舉的方法依次生成新列Q1-Q4,同時用匯總的方式生成新列的值。
可以看到,即使最基礎最簡單的轉置,早期SQL的程式碼也很長。原因在於,每個新列都要列舉出來,新列越多,程式碼就越長。如果新列是12個月、各州各省,可以想象SQL會更長。
只要新列是已知的,用笨辦法總能列舉出來,所以新列多隻會影響程式碼長度,並不會影響難度。如果新列是未知的,想列舉就困難多了。比如:大客戶名單經常變動,需要將動態的大客名單由行轉為列。遇到這種情況,SQL就很難解決了,通常要求助儲存過程\JAVA等語言工具,程式碼難度和維護難度都會陡然提升。
上面SQL其實還有個毛病:彙總演算法難以理解。原表每年每季度只有一條資料,所以原本是不必彙總的,但因為計算year列需要分組,而SQL規定分組的同時必須彙總,所以必須對每年每季度的一條資料進行難以理解的彙總。因為這裡的彙總毫無意義,所以彙總演算法可以隨便選,並不影響計算結果,比如將max換成sum。
SQL之所以規定分組的同時必須彙總,是因為集合化不徹底的緣故。具體來說,SQL只能表達多條記錄組成的小集合,而沒有語法或符號表達多個小集合組成的大集合,一旦遇到後者,比如分組的情況,就必須立刻彙總,讓每個小集合變成一條記錄,從而轉變成前者。
列轉行不涉及難以理解的彙總,早期SQL的思路相對簡單,只需按列名依次取出Q1-Q4的記錄,再用union拼起來就行,具體寫法如下:
select year, 'Q1' quarter , Q1 as amount from zz111 union select year, 'Q2' quarter , Q2 as amount from zz111 union select year, 'Q3' quarter , Q3 as amount from zz111 union select year, 'Q4' quarter , Q4 as amount from zz111 |
列轉行雖然思路簡單,但因為要列舉組內新行,比如季度、月份、省份,所以程式碼依然會很長。值得慶幸的是,組內新行來自原表列名(欄位名),而原表列名通常固定,所以一般不存在動態計算的情況,演算法也不會太複雜。
引入pivot/unpivot函式
早期SQL實現轉置確實不夠方便,所以資料庫廠商近幾年推出專用函式,試圖讓使用者更方便地實現轉置。
用pivot實現行轉列:
/*oracle*/ select * from zz111 pivot( max(amount) for quarter in( 'Q1'as Q1,'Q2' as Q2,'Q3' as Q3,'Q4' as Q4 ) ) |
仔細觀察就會發現,pivot的確讓程式碼縮短了不少,但並沒解決本質問題,早期SQL存在的那些問題,現在一個都不少。
首先,pivot不能解決動態語法問題,所以遇到動態新列,依然要依靠儲存過程/JAVA,開發難度和維護難度依然很大。
其次,pivot不能解決SQL集合問題,依然要用匯總去解決和彙總毫無關係的問題。對新手來說,這是難以理解的知識點,懇請留意。
在某些特殊情況下,彙總也是有意義的,比如銷量分組表另有一個欄位customer,使每年每季度的資料有多條,在這種情況下需要行轉列,並計算每年每季度amount最大的值。如下:
customer | year | quarter | amount |
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year | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 |
companyA | year2018 | Q1 | 89 |
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----> | year2018 | 89 | 93 | 88 | 100 |
companyB | year2018 | Q1 | 100 |
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year2019 | 92 | 97 | 90 | 88 |
companyA | year2018 | Q2 | 93 |
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companyB | year2018 | Q3 | 88 |
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companyC | year2018 | Q4 | 99 |
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companyD | year2019 | Q1 | 92 |
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companyE | year2019 | Q2 | 97 |
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companyF | year2019 | Q3 | 90 |
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companyG | year2019 | Q4 | 88 |
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在這種特殊情況下,使用匯總才是真正合理的,合理到核心程式碼都不用改:
/*oracle*/ select * from (select year,quarter,amount from zz111) pivot( max(amount) for quarter in( 'Q1'as Q1,'Q2' as Q2,'Q3' as Q3,'Q4' as Q4 ) )
|
可以看到,上述特殊情況實際上不是字面意義上的“行轉列”,而是“分組彙總後再行轉列”。也許有些初學者會有疑問:這明明是兩種不同的演算法,為何會使用相同的核心程式碼?但讀過前文的人就會明白,這是SQL集合化不徹底的緣故。
相對而言,列轉行函式unpivot就好理解多了:
select * from zz111 unpivot( amount for quarter in( Q1,Q2,Q3,Q4 ) ) |
可以看到,unpivot不僅可以解決程式碼冗長的問題,而且由於不涉及彙總,所以理解起來也很容易。另外列轉行很少遇到動態取列名的需求,因此基礎演算法不會發生太複雜的變化。可以這樣說,unpivot是個相對成功的函式。
雙向轉置
雙向轉置可以理解為行列互換或映象,通常來說,交叉表的雙向轉置才有意義。
3 .將年度- 季度銷售錶轉置為季度- 年度銷售表,即將year 的值轉為新列名year2018 、year2019 ,同時將列名Q1-Q4 轉為新列quarter 的值。
如下所示:
Year | Q1 | Q2 | Q3 | Q4 | ----> | quarter | year2018 | year2019 |
year2018 | 89 | 93 | 88 | 99 |
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Q1 | 89 | 92 |
year2019 | 92 | 97 | 90 | 88 |
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Q2 | 93 | 97 |
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Q3 | 88 | 90 |
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Q4 | 99 | 88 |
雙向轉置的實現思路就寫在名字裡,即先對Q1-Q4執行列轉行,再對year2018、year2019執行行轉列。如果用小型資料庫實現,程式碼會是下面這樣:
/*mysql*/ select quarter, max(IF(year = 'year2018', amount, null)) AS 'year2018', max(IF(year = 'year2019', amount, null)) AS 'year2019' from ( select year, 'Q1' quarter , Q1 as amount from crosstb union select year, 'Q2' quarter , Q2 as amount from crosstb union select year, 'Q3' quarter , Q3 as amount from crosstb union select year, 'Q4' quarter , Q4 as amount from crosstb ) t group by quarter |
上述程式碼包含了行轉列和列轉行兩種演算法,所以也兼具了兩者的缺點,比如程式碼冗長、不支援動態行、彙總演算法難理解。這裡需要注意的是,JAVA\C++等過程性語言擅長多步驟計算,程式碼的複雜度和程式碼長度可視為線性關係,SQL則不同,很難分步驟分模組或斷點除錯,這就導致SQL的複雜度隨程式碼長度呈指數增長。總之,你會發現雙向轉置要比它表面看起來更難實現。
上面的演算法是先列轉行再行轉列,理論上似乎也可以反過來,即先行轉列再列轉行,但實際上並非如此。如果先行轉列,就會導致子查詢的數量從1個增加到4個(由union導致),不僅程式碼更長,而且效能更差。當然,如果用支援with 語句的Oracle等資料庫,反過來就沒問題。
事實上,如果不是小型資料庫,而是Oracle或MSSQL,那直接pivot、unpivot聯用就可以了,用不到with語句。程式碼如下:
/*Oracle*/ select * from( select * from crosstb unpivot( amount for quarter in( Q1,Q2,Q3,Q4 ) ) ) pivot( max(amount) for year in( 'year2018' as year2018,'year2019' as year2019 ) ) order by quarter |
上述程式碼思路更清晰,但由於子查詢難以除錯難以按獨立步驟執行,所以理解起來並不會太輕鬆。另外列轉行的順序是不可控的,為了讓quarter列按Q1-Q4的固定順序排列,最後必須用order by排序。可以想象,如果需要自定義順序(比如0、a、1),則需要造假表並關聯該假表,難度會大幅提升。
Pivot/unpivot其實還有個共同的問題,也請初學者注意:這類函式並非ANSI規範,所以各廠商語法區別較大,遷移時比較困難。
動態轉置
前面簡單提到過動態轉置,這裡再具體解釋一下:由於待轉置的值不是固定的,而是會動態增減的,所以轉換後的行或列也不是固定的,而是要動態計算,這種演算法就是動態轉置。
4. 動態行轉列:部門- 地區平均工資表中的地區會隨著業務擴充而增加,請將地區欄位的值(行)轉為新欄位名(列)。
如下圖:
Dept | Area | AvgSalary | ----> | Dept | Beijing | Shanghai | ... |
Sales | Beijing | 3100 |
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Sales | 3100 | 2700 |
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Marketing | Beijing | 3300 |
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Marketing | 3300 | 2400 |
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HR | Beijing | 3200 |
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HR | 3200 | 2900 |
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Sales | Shanghai | 2700 |
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Marketing | Shanghai | 2400 |
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HR | Shanghai | 2900 |
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… |
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乍一看,這個問題應該可以用pivot解決,只須在in裡用子查詢動態取得地區的唯一值,比如:
/*Oracle 11*/ select * from temp pivot ( max(AvgSalary) for Area in( select distinct Area from temp ) ) |
上述語句看上去很合理,但實際上,pivot裡的in函式和一般的in函式不同,一般的in函式里的確可以用子查詢,但pivot的in函式不能直接支援子查詢。
要想直接支援子查詢,必須使用古怪的xml關鍵字,即:
/*Oracle 11*/ select * from temp pivot xml( max(AvgSalary) for Area in( select distinct Area from temp ) ) |
這樣就會產生一個古怪的中間結果集,該結果集含有2個欄位,其中一個欄位的型別是XML,如下所示。
Dept | Area_XML |
HR | <PivotSet><item><column name = "AREA">Beijing</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">3200</column></item><item><column name = "AREA">Shanghai</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">3200</column></item></PivotSet> |
Marketing | <PivotSet><item><column name = "AREA">Beijing</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">3300</column></item><item><column name = "AREA">Shanghai</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">2400</column></item></PivotSet> |
Sales | <PivotSet><item><column name = "AREA">Beijing</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">3100</column></item><item><column name = "AREA">Shanghai</column><column name = "MAX(AVGSALARY)">2700</column></item></PivotSet> |
對於上述中間結果集,還需要動態解析XML,獲得AREA的節點,並動態生成表結構,再動態填入資料,才能算出我們的目標。只用SQL已經無法實現此類動態演算法,後續程式碼必須用JAVA或儲存過程嵌入SQL才行,最終程式碼很長,放在文中影響閱讀,這裡就不貼了。
5. 組內記錄行轉列:收入來源表中,邏輯上Name 是分組欄位, Source 和Income 是組內欄位,每個Name 對應多條組內記錄,數量不固定,現在要將組內記錄由行轉列。
如下所示:
Name | Source | Income | ----> | Category | Source1 | Income1 | Source2 | Income2 |
David | Salary | 8000 |
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David | Salary | 8000 | Bonus | 15000 |
David | Bonus | 15000 |
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Daniel | Salary | 9000 |
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Daniel | Salary | 9000 |
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Andrew | Shares | 26000 | Sales | 23000 |
Andrew | Shares | 26000 |
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Robert | Bonus | 13000 |
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Andrew | Sales | 23000 |
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Robert | Bonus | 13000 |
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本演算法的整體思路很清晰:先生成結果表的表結構,再向結果表插入資料,最後輸出結果表。
思路雖然清晰,但實際程式碼非常繁瑣,這是因為程式碼中大量涉及動態語法,包括巢狀迴圈中的動態語法,而SQL本身不支援動態語法。為了彌補SQL的缺陷,只能用其他語言配合SQL,比如JAVA或儲存過程。這些語言不擅長結構化計算,卻非要實現結構化演算法,程式碼必然冗長。有興趣的可按如下步驟實現 :
1. 計算出結果表應該有幾組組內欄位(colN),即對源表按Name分組,求各組記錄數,進而求最大的記錄數。上表中David和Andrew的記錄數最多,有2條,所以colN=2。透過colN,很容易計算出動態列的列名colNames。
2. 動態生成建結果表的SQL字串(cStr)。難點在於迴圈colN次,每次都要生成一組組內欄位,所有欄位包括1個固定列+2*colN個動態列(如圖)。
3. 動態執行上述字串,生成臨時表。程式碼形如:execute immediate cStr;
4. 計算結果表應該插入的關鍵字列表(rowKeys),即對源表按Name去重。上表中rowKeys=["David","Daniel","Andrew","Robert"]
5. 迴圈rowKeys,每次動態生成向結果表插入記錄的SQL字串iStr,並動態執行。生成iStr時,先根據當前Name查詢源表,以獲得對應的記錄列表,這裡要動態生成SQL並動態執行。接下來迴圈該記錄列表,拼湊出iStr並執行,從而完成一次迴圈。
6. 查詢結果表,返回資料。
可以想象,如果SQL支援動態語法,或者JAVA/儲存過程內建結構化函式庫(脫離SQL),那實際的程式碼就會精簡很多 。
還應該注意到,上面第4步的演算法是對Name去重,去重相當於分組後求分組欄位的值,而第1步的演算法是分組後求各組記錄數。這兩步同時有分組的動作,理論上是可以複用的,但由於SQL的集合化不徹底,分組的同時必須強制彙總,所以無法複用分組的結果。如果資料量小,能否複用並不重要,最多就是程式碼醜不醜的問題,而一旦遇到資料量較大或多處複用的演算法,能否複用就決定效能高低了。
6. 複雜靜態行列轉置: 每人每天在考勤表有7 條固定記錄,需要將其轉置為2 條,其中第1 條的In 、Out 、Break 、Return 欄位值分別對應原表的第1 、7 、2 、3 條的Time 欄位值,第2 條對應原表的1 、7 、5 、6 的Time 欄位值。
如下所示:
原表
Per_Code | in_out | Date | Time | Type |
1110263 | 1 | 2013-10-11 | 09:17:14 | In |
1110263 | 6 | 2013-10-11 | 11:37:00 | Break |
1110263 | 5 | 2013-10-11 | 11:38:21 | Return |
1110263 | 0 | 2013-10-11 | 11:43:21 | NULL |
1110263 | 6 | 2013-10-11 | 13:21:30 | Break |
1110263 | 5 | 2013-10-11 | 14:25:58 | Return |
1110263 | 2 | 2013-10-11 | 18:28:55 | Out |
轉置後目標表
Per_Code | Date | In | Out | Break | Return |
1110263 | 2013-10-11 | 09:17:14 | 18:28:55 | 11:37:00 | 11:38:21 |
1110263 | 2013-10-11 | 09:17:14 | 18:28:55 | 13:21:30 | 14:25:58 |
由於轉置後列數固定,無須動態演算法,因此可用SQL實現本演算法,具體如下:
With r as( select Per_code,Date,Time,row_number() over(partition by Per_Code,Date order by Time) rn from temp) select Per_code,Date, max(case when rn=1 then Time end) In, max(case when rn=7 then Time end) Out, max(case when rn=2 then Time end) Break, max(case when rn=3 then Time end) Return from r group by Per_code,Date union select Per_code,Date, max(case when rn=1 then Time end) In, max(case when rn=7 then Time end) Out, max(case when rn=5 then Time end) Break, max(case when rn=6 then Time end) Return from r group by Per_code,Date |
SQL集合無序,所以不能用序號引用記錄,而本演算法又需要序號,所以我們不得不人為製造一個序號,即上述程式碼中的with子句。有了序號之後,取資料就方便多了。至於明明沒有彙總演算法,卻硬要max,這是SQL集合化不徹底的緣故,前面已經解釋過這種現象。
7 複雜動態行列轉置:使用者表和記錄表透過使用者ID 關聯,表示使用者在2018 年某日存在一條活動記錄。現在需要計算出2018 年的每週,各使用者是否存在活動記錄,使用者名稱需轉置為列。
如下所示:
源表結構
User |
|
Record |
ID(pk) | 1:N----> | ID(pk) |
Name |
|
Date(pk) |
轉置後目標表的資料
Week | User1 | User2 | User3 |
1 | Yes | No | Yes |
2 | Yes | Yes | No |
3 | Yes | No | Yes |
4 | No | Yes | Yes |
由於列是動態的,所以只能用儲存過程/JAVA+動態SQL的方法實現,程式碼很長,這裡照例不貼,下面只講思路。
要實現上述演算法,需要先進行準備工作:將使用者表和記錄表關聯起來;新加計算列,算出Date欄位值相對於2018-01-01的週數,最大不應超過53;對週數求最大值,可獲得目標表的關鍵字列表rowKeys;對關聯表去重,計算出目標表新增的列名colNames。
接下來是動態轉置演算法:用colNames動態生成建目標表的SQL,再動態執行SQL;迴圈rowKeys,每次迴圈時先從關聯表取資料,再動態生成Insert SQL,再動態執行SQL。
上述動態轉置演算法前面也見到過,事實上,凡此類涉及動態列的轉置,都有個動態生成目標表結構,再動態插入資料的過程。這個演算法難度較大,這既是SQL缺乏動態語言能力的表現,也是我們不得不求助於JAVA/儲存過程的根本原因。後面遇到類似的情況,我會用“動態轉置”直接帶過。
轉置同時列間計算
前面都是單純的轉置,作為習題比較合適,在實際工作中,轉置的同時通常會附帶其他計算,比如列之間的計算。
8 表Temp 儲存2014 年每個客戶每個月的應付款情況,現在要將其轉置,客戶名為主鍵(關鍵字)列,1-12 月為轉置列,對應的值為當月應付款金額,如果當月無資料,則用上月的應付款金額。
如下所示:
源表
ID | Name | amount_payable | due_date |
112101 | CA | 12800 | 2014-02-21 |
112102 | CA | 3500 | 2014-06-15 |
112104 | LA | 25000 | 2014-01-12 |
112105 | LA | 20000 | 2014-11-15 |
112106 | LA | 8000 | 2014-12-06 |
轉置後目標表
name | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
CA |
|
12800 | 12800 | 12800 | 12800 | 3500 | 3500 | 3500 | 3500 | 3500 | 3500 | 3500 |
LA | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 25000 | 20000 | 8000 |
因為轉置後的列是固定的,所以可以用SQL解決,大致思路是:造一個包含單欄位month,值為1-12的臨時表t1;透過源表的日期算出月份,欄位名也是month;用這兩個表進行左關聯,造出連續的應付款記錄,注意這裡有很多資料無效;使用pivot實現行轉列,用min彙總去除無效資料。具體SQL如下:
With t2 as(select name,amount_payable,EXTRACT(MONTH from dule_date) month from temp ) ,t1 as(SELECT rownum month FROM dual CONNECT BY LEVEL <= 12 ) ,t3 as(select t2.name,t2.amount_payable,t1.month from t1 left join t2 on t1.month>=t2.month ) select * from t3 pivot(min(amount_payable) for month in(1 as "1",2 as "2",3 as "3",4 as "4",5 as "5",6 as "6",7 as "7",8 as "8",9 as "9",10 as "10",11 as "11",12 as "12")) |
上述SQL不長,但是很難理解,尤其是造無效資料這一古怪演算法。之所以出現這種情況,是因為SQL集合本身沒有序號,也不擅長有序計算,尤其是行間計算,只能採取一些古怪的手段去間接實現。
表間關聯列轉行
9 子表動態插入主表:訂單表和訂單明細是主子關係,一條訂單對應至少一條明細,現在要將明細動態插入訂單,如下所示:
源表關係
Order | ----> | OrderDetail |
ID(pk) |
|
OrderID(PK) |
Customer |
|
Number(pk) |
Date |
|
Product |
|
|
Amount |
轉置後目標表
ID | Customer | Date | Product1 | Amount1 | Product2 | Amount2 | Product3 | Amount3 |
1 | 3 | 2019-01-01 | Apple | 5 | Milk | 3 | Salt | 1 |
2 | 5 | 2019-01-02 | Beef | 2 | Pork | 4 |
|
|
3 | 2 | 2019-01-02 | Pizza | 3 |
|
|
|
|
由於列是動態的,所以只能用儲存過程/JAVA+動態SQL的方法實現,大致思路是:先把兩表關聯起來;對關聯表(或子表)按ID分組,求各組記錄數,求最大值,從而算出目標表的動態列列表colNames;對關聯表(或主表)的ID去重,算出目標表的主鍵列表rowKeys;根據colNames和rowKeys實現動態轉置演算法。
10 多表關聯列轉行: 考試成績表Exam 和補考成績Retest 表都是Students 的子表,現在需要將兩個子錶轉置到主表的列,且增加一個總分,注意考試的科目不定,且並非每個人都會補考,但考試的科目一定包含了補考科目。
源表資料及關係
Exam table | <----1:N | Students table | 1:N ----> | Retest table | ||||||
stu_id | subject | score |
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stu_id | stu_name | class_id |
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stu_id | subject | score |
1 | Chinese | 80 |
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1 | Ashley | 301 |
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2 | Chinese | 78 |
1 | Math | 77 |
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2 | Rachel | 301 |
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3 | Math | 82 |
2 | Chinese | 58 |
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3 | Emily | 301 |
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2 | Math | 67 |
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3 | Chinese | 85 |
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3 | Math | 56 |
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轉置後目標表
stu_id | stu_name | Chinese_score | Math_score | total_score | Chinese_retest | Math_retest |
1 | Ashley | 80 | 77 | 156 |
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2 | Rachel | 58 | 67 | 125 | 78 |
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3 | Emily | 85 | 56 | 141 |
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82 |
如果科目固定,就可以用SQL解決,先將Students和Exam左關聯並piovt,然後Retest和Exam左關聯並pivot,最後再左關聯一次。
但每次考試的科目不固定,因此目標表的列是動態的,只能用儲存過程/JAVA+動態SQL的方法實現,大致思路是:先將2表左關聯至Students;對關聯表按stu_id分組,求各組記錄數,再求最大記錄數,從而計算出目標表的動態列列表colNames;對關聯表按stu_id去重,計算出目標表的主鍵列表rowKeys;根據colNames和rowKeys實現動態轉置演算法。
分欄
11 源表記錄各大洲的部分城市人口,現在要分別找出歐洲和非洲的城市和人口,分兩欄橫向轉置,注意目標列是固定的,但源錶行數是動態的。如下所示:
Continent | City | Population | ----> | EuropeCity | EuropePopulation | AfricaCity | EuropePopulation |
Africa | Cairo | 6789479 |
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Moscow | 8389200 | Cairo | 6789479 |
Africa | Kinshasa | 5064000 |
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London | 7285000 | Kinshasa | 5064000 |
Africa | Alexandria | 3328196 |
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Alexandria | 3328196 |
Europe | Moscow | 8389200 |
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Europe | London | 7285000 |
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目標表的結構是固定的,可以用SQL解決,思路是:過濾出包含歐洲城市的記錄,用rownum算出行號,作為計算列;類似地,過濾出包含非洲城市的記錄;將兩者進行full join,並取出所需欄位。
具體SQL如下:
With t1 as(select city Europecity,population Europepopulation,rownum rn from temp where continent='Europe') ,t2 as(select city Africacity,population Africapopulation,rownum rn from temp where continent='Africa') select t1.Europecity,t1.Europepopulation,t2.Africacity,t2.Africapopulation from t1 full join t2 on t1.rn=t2.rn |
總結
透過上面的討論可以發現,只有最簡單的三種轉置可以直接用piovt/unpivot實現,且僅限大型資料庫,還需注意xml解析、結果集亂序,以及難以移植的問題。
對於有一定難度的轉置演算法來說,如果列是固定的,通常就能用SQL解決,但程式碼通常很難寫,需要熟知SQL的缺陷,並掌握各類古怪的技巧來彌補這些缺陷。前面遇到的缺陷包括:集合化不徹底、集合無序號、不擅長有序計算、難以分步計算、難以除錯程式碼等。
如果列是動態的,複雜程度將大幅上升,只能用JAVA/儲存過程,程式碼將非常繁瑣。事實上,不支援動態結構,也是SQL的重大缺陷。
SQL的上述缺陷是個獨特的歷史現象,在其它計算機語言中並不存在,比如VB\C++\JAVA,甚至包括儲存過程。當然,這些語言的集合計算能力比較弱,缺乏結構化計算類庫,需要編寫大量程式碼才能實現上述演算法(指不嵌入SQL的情況)。
採用esProc 的 SPL能更好地適應這些問題。esProc 是專業的資料計算引擎,基於有序集合設計,像SQL一樣提供了完善的結構化函式,又和Java等語言類似天然支援分步計算,相當於 Java 和 SQL 優勢的結合。使用SPL (替代Java)來配合SQL可以輕鬆解決上面的問題:
1行轉列,有類似的pivot函式
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A |
1 | =connect("orcl").query@x("select * from T") |
2 | =A1.pivot(year; quarter, amount) |
2列轉行,有相當於unpivot的函式
|
A |
1 | =connect("orcl").query@x("select year,Q1,Q2,Q3,Q4 from T") |
2 | =A1.pivot@r(year; quarter, amount) |
3雙向轉置,結合使用pivot及其逆
|
A |
1 | =connect("orcl").query@x("select year,Q1,Q2,Q3,Q4 from T") |
2 | =A1.pivot@r(year;quarter,amount).pivot(quarter;year,amount) |
4動態行轉列,SPL的pivot可以支援動態資料結構
|
A |
1 | =connect("orcl").query@x("select Dept,Area,AvgSalary from T") |
2 | =A1.pivot@r(year;quarter,amount).pivot(Dept; Area, AvgSalary) |
5組內記錄行轉列,分步計算並支援動態資料結構
|
A | B |
1 | =orcl.query("select Name,Source,Income from T") | |
2 | =gData=A1.group(Name) |
|
3 | =colN=gData.max(~.len()) |
|
4 | =create(Name, ${colN.("Source"+string(~)+", Income"+string(~)).concat@c()}) | |
5 | for gData | =A5. Name | A5.conj([Source, Income]) |
6 |
|
>A4.record(B5) |
6複雜靜態行列轉置,天然支援序號
|
A | B |
1 | =connect("orcl").query@x("select * from DailyTime order by Per_Code,Date,Time") | =A1.group((#-1)\7) |
2 | =create(Per_Code,Date,In,Out,Break,Return) | =B1.(~([1,7,2,3,1,7,5,6])) |
3 | =B2.conj([~.Per_Code,~.Date]|~.(Time).m([1,2,3,4])|[~.Per_Code,~.Date]|~.(Time).m([5,6,7,8])) | >A2.record(A3) |
7複雜動態行列轉置
|
A | B |
1 |
=connect("db").query("select t1.ID as ID, t1.Name as Name, t2.Date as Date from User t1, Record t2 where t1.ID=t2.ID")
| |
2 | =A1.derive(interval@w("2018-01-01",Date)+1:Week) | =A2.max(Week) |
3 | =A2.group(ID) | =B2.new(~:Week,${A3.("\"No\":"+Name).concat@c()}) |
4 | =A3.run(~.run(B3(Week).field(A3.#+1,"Yes"))) |
|
8轉置同時列間計算
|
A | B |
1 | =orcl.query@x("select name,amount_payable from T") | |
2 | =create(name,${12.string@d()}) | =A1.group(customID) |
3 | for B2 | =12.(null) |
4 |
|
>A3.run(B3(month(due_date))= amount_payable) |
5 |
|
>B3.run(~=ifn(~,~[-1])) |
6 |
|
=A2.record(B2.name|B3) |
9子表動態插入主表
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A | B |
1 | =orcl.query@x("select * from OrderDetail left join Order on Order.ID=OrderDetail.OrderID") | |
2 | =A1.group(ID) | =A2.max(~.count()).("Product"+string(~)+","+"Amount"+string(~)).concat@c() |
3 | =create(ID,Customer,Date,${B2}) | >A2.run(A3.record([ID,Customer,Date]|~.([Product,Amount]).conj())) |
10多表關聯列轉行
|
A | B |
1 |
=orcl.query@x("select t1.stu_id stu_id,t1.stu_name stu_name,t2.subject subject,t2.score score1,t3.score score2 from Students t1 left join Exam t2 on t1.stu_id=t2.stu_id left join Retest t3 on t1.stu_id=t3.stu_id and t2.subject=t3.subject order by t1.stu_id,t2.subject | |
2 | =A1.group(stu_id) | =A1.group(subject) |
3 | =create(stu_id,stu_name,${(B2.(~.subject+"_score")|"total_score"|B2.(~.subject+"_retest ")).string()}) |
|
4 | >A2.run(A3.record([stu_id,stu_name]|B2.(~(A2.#).score1)|A2.sum(score1)|B2.(~(A2.#).score2))) |
|
11分欄
|
A | B |
1 | =orcl.query@x("select * from World where Continent in('Europe','Africa')") | |
2 | =A1.select(Continent:"Europe") | =A1.select(Continent:"Africa") |
3 | =create('Europe City',Population,'Africa City', Population) | =A3.paste(A2.(City),A2.(Population),B2.(City),B2.(Population)) |
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