(转载)Oracle开发专题之：窗口函数

竹7633

一、窗口函数简介：
到目前为止，我们所学习的分析函数在计算/统计一段时间内的数据时特别有用，但是假如计算/统计需要随着遍历记录集的每一条记录而进行呢？举些例子来说：
①列出每月的订单总额以及全年的订单总额
②列出每月的订单总额以及截至到当前月的订单总额
③列出上个月、当月、下一月的订单总额以及全年的订单总额
④列出每天的营业额及一周来的总营业额
⑤列出每天的营业额及一周来每天的平均营业额
仔细回顾一下前面我们介绍到的分析函数，我们会发现这些需求和前面有一些不同：前面我们介绍的分析函数用于计算/统计一个明确的阶段/记录集，而这里有部分需求例如2，需要随着遍历记录集的每一条记录的同时进行统计。
也即是说：统计不止发生一次，而是发生多次。统计不至发生在记录集形成后，而是发生在记录集形成的过程中。
这就是我们这次要介绍的窗口函数的应用了。它适用于以下几个场合：
①通过指定一批记录：例如从当前记录开始直至某个部分的最后一条记录结束
②通过指定一个时间间隔：例如在交易日之前的前30天
③通过指定一个范围值：例如所有占到当前交易量总额5%的记录
二、窗口函数示例－全统计：
下面我们以需求：列出每月的订单总额以及全年的订单总额为例，来看看窗口函数的应用。
【1】测试环境：
SQL> desc orders;
名称                    是否为空? 类型
----------------------- -------- ----------------
MONTH                            NUMBER(2)
TOT_SALES                    NUMBER
SQL>

【2】测试数据：
SQL> select * from orders;
MONTH  TOT_SALES
---------- ----------
1     610697
2     428676
3     637031
4     541146
5     592935
6     501485
7     606914
8     460520
9     392898
10     510117
11     532889
12     492458
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【3】测试语句：
回忆一下前面《Oracle开发专题之：分析函数(OVER)》一文中，我们使用了sum(sum(tot_sales)) over (partition by region_id) 来统计每个分区的订单总额。现在我们要统计的不单是每个分区，而是所有分区，partition by region_id在这里不起作用了。
Oracle为这种情况提供了一个子句：rows between ... preceding and ... following。从字面上猜测它的意思是：在XXX之前和XXX之后的所有记录，实际情况如何让我们通过示例来验证：
SQL> select month,
2         sum(tot_sales) month_sales,
3         sum(sum(tot_sales)) over (order by month
4            rows between unbounded preceding and unbounded following) total_sales
5    from orders
6   group by month;
MONTH MONTH_SALES TOTAL_SALES
---------- ----------- -----------
1      610697     6307766
2      428676     6307766
3      637031     6307766
4      541146     6307766
5      592935     6307766
6      501485     6307766
7      606914     6307766
8      460520     6307766
9      392898     6307766
10      510117     6307766
11      532889     6307766
12      492458     6307766
已选择12行。

绿色高亮处的代码在这里发挥了关键作用，它告诉oracle统计从第一条记录开始至最后一条记录的每月销售额。这个统计在记录集形成的过程中执行了12次，这时相当费时的！但至少我们解决了问题。
unbounded preceding and unbouned following的意思针对当前所有记录的前一条、后一条记录，也就是表中的所有记录。那么假如我们直接指定从第一条记录开始直至末尾呢？看看下面的结果：
SQL> select month,
2         sum(tot_sales) month_sales,
3         sum(sum(tot_sales)) over (order by month
4            rows between 1 preceding and unbounded following) all_sales
5    from orders
6   group by month;
MONTH MONTH_SALES  ALL_SALES
---------- ----------- ----------
1      610697    6307766
2      428676    6307766
3      637031    5697069
4      541146    5268393
5      592935    4631362
6      501485    4090216
7      606914    3497281
8      460520    2995796
9      392898    2388882
10      510117    1928362
11      532889    1535464
12      492458    1025347
已选择12行。

很明显这个语句错了。实际1在这里不是从第1条记录开始的意思，而是指当前记录的前一条记录。preceding前面的修饰符是告诉窗口函数执行时参考的记录数，如同unbounded就是告诉oracle不管当前记录是第几条，只要前面有多少条记录，都列入统计的范围。
三、窗口函数进阶－滚动统计(累积/均值)：
考虑前面提到的第2个需求：列出每月的订单总额以及截至到当前月的订单总额。也就是说2月份的记录要显示当月的订单总额和1,2月份订单总额的和。3月份要显示当月的订单总额和1,2,3月份订单总额的和，依此类推。
很明显这个需求需要在统计第N月的订单总额时，还要再统计这N个月来的订单总额之和。想想上面的语句，假如我们能够把and unbounded following换成代表当前月份的逻辑多好啊！很幸运的是Oracle考虑到了我们这个需求，为此我们只需要将语句稍微改成: curreent row就可以了。
SQL> select month,
2         sum(tot_sales) month_sales,
3         sum(sum(tot_sales)) over(order by month
4           rows between unbounded preceding and current row) current_total_sales
5    from orders
6   group by month;
MONTH MONTH_SALES CURRENT_TOTAL_SALES
---------- ----------- -------------------
1      610697              610697
2      428676             1039373
3      637031             1676404
4      541146             2217550
5      592935             2810485
6      501485             3311970
7      606914             3918884
8      460520             4379404
9      392898             4772302
10      510117             5282419
11      532889             5815308
12      492458             6307766
已选择12行。

现在我们能得到滚动的销售总额了！下面这个统计结果看起来更加完美，它展现了所有我们需要的数据：
SQL> select month,
2         sum(tot_sales) month_sales,
3         sum(sum(tot_sales)) over(order by month
4         rows between unbounded preceding and current row) current_total_sales,
5         sum(sum(tot_sales)) over(order by month
6         rows between unbounded preceding and unbounded following) total_sales
7    from orders
8   group by month;
MONTH MONTH_SALES CURRENT_TOTAL_SALES TOTAL_SALES
---------- ----------- ------------------- -----------
1      610697              610697     6307766
2      428676             1039373     6307766
3      637031             1676404     6307766
4      541146             2217550     6307766
5      592935             2810485     6307766
6      501485             3311970     6307766
7      606914             3918884     6307766
8      460520             4379404     6307766
9      392898             4772302     6307766
10      510117             5282419     6307766
11      532889             5815308     6307766
12      492458             6307766     6307766
已选择12行。

在一些销售报表中我们会时常看到求平均值的需求，有时可能是针对全年的数据求平均值，有时会是针对截至到当前的所有数据求平均值。很简单，只需要将：
sum(sum(tot_sales))换成avg(sum(tot_sales))即可。
四、窗口函数进阶－根据时间范围统计：
前面我们说过，窗口函数不单适用于指定记录集进行统计，而且也能适用于指定范围进行统计的情况，例如下面这个SQL语句就统计了当天销售额和五天内的评价销售额：
select trunc(order_dt) day,
sum(sale_price) daily_sales,
avg(sum(sale_price)) over (order by trunc(order_dt)
range between interval '2' day preceding
and interval '2' day following) five_day_avg
from cust_order
where sale_price is not null
and order_dt between to_date('01-jul-2001','dd-mon-yyyy')
and to_date('31-jul-2001','dd-mon-yyyy')

为了对指定范围进行统计，Oracle使用关键字range、interval来指定一个范围。上面的例子告诉Oracle查找当前日期的前2天，后2天范围内的记录，并统计其销售平均值。
五、窗口函数进阶－first_value/last_value：
Oracle提供了2个额外的函数：first_value、last_value，用于在窗口记录集中查找第一条记录和最后一条记录。假设我们的报表需要显示当前月、上一个月、后一个月的销售情况，以及每3个月的销售平均值，这两个函数就可以派上用场了。
select month,
first_value(sum(tot_sales)) over (order by month
rows between 1 preceding and 1 following) prev_month,
sum(tot_sales) monthly_sales,
last_value(sum(tot_sales)) over (order by month
rows between 1 preceding and 1 following) next_month,
avg(sum(tot_sales)) over (order by month
rows between 1 preceding and 1 following) rolling_avg
from orders
where year = 2001
and region_id = 6
group by month
order by month;

首先我们来看:rows between 1 preceding and 1 following告诉Oracle在当前记录的前一条、后一条范围内查找并统计，而first_value和last_value在这3条记录中至分别找出第一条、第三条记录，这样我们就轻松地得到相邻三个月的销售记录及平均值了！
六、窗口函数进阶－比较相邻记录：
通过第五部分的学习，我们知道了如何利用窗口函数来显示相邻的记录，现在假如我们想每次显示当月的销售额和上个月的销售额，应该怎么做呢？
从第五部分的介绍我们可以知道，利用first_value(sum(tot_sales) over (order by month rows between 1 preceding and 0 following))就可以做到了，其实Oracle还有一个更简单的方式让我们来比较2条记录，它就是lag函数。
leg函数类似于preceding和following子句，它能够通过和当前记录的相对位置而被应用，在比较同一个相邻的记录集内两条相邻记录的时候特别有用。
select  month,            
sum(tot_sales) monthly_sales,
lag(sum(tot_sales), 1) over (order by month) prev_month_sales
from orders
where year = 2001
and region_id = 6
group by month
order by month;

lag(sum(tot_sales),1)中的1表示以1月为基准。