PostgreSQL_樹形結構的遞迴查詢

PostgreSQL · 發表 2019-05-14 23:05:28

摘要：處理不確定深度的層級結構，比如組織機構，一個常用的設計是在一張表裡面儲存 ID 和 Parent_ID ，並且通過自聯結的辦法構造一顆樹。這種方式對寫資料的過程很友好，但是查詢過程就變得相對複雜。在不引入MPTT模型的前提下，必須通過遞迴演算法來查詢某個節點和下級子節點。 Oracle提供...

處理不確定深度的層級結構，比如組織機構，一個常用的設計是在一張表裡面儲存 ID 和 Parent_ID ，並且通過自聯結的辦法構造一顆樹。這種方式對寫資料的過程很友好，但是查詢過程就變得相對複雜。在不引入MPTT模型的前提下，必須通過遞迴演算法來查詢某個節點和下級子節點。

Oracle提供的connect by擴充套件語法，簡單好用。但是其他的RDBMS就沒這麼人性化了（或者我不知道）。最近在專案中使用PostgreSQL來查詢樹形資料，記錄一下。

構造樣本資料

drop table if exists demo.tree_data;
create table demo.tree_data (
id integer,
code text,
pid integer,
sort integer
);

insert into demo.tree_data values(1, '中國', null, 1);
insert into demo.tree_data values(2, '四川', 1, 1);
insert into demo.tree_data values(3, '雲南', 1, 2);
insert into demo.tree_data values(4, '成都', 2, 1);
insert into demo.tree_data values(5, '綿陽', 2, 2);
insert into demo.tree_data values(6, '武侯區', 4, 1);
insert into demo.tree_data values(7, '昆明', 3, 1);
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connectby函式

如果安裝了tablefunc 擴充套件，就可以使用PG版本的connectby函式。這個沒有Oracle那麼強大，但是可以滿足基本要求。

-- API 如下
connectby(text relname, -- 表名稱
text keyid_fld, -- id欄位
text parent_keyid_fld-- 父id欄位
[, text orderby_fld ], -- 排序欄位
text start_with, -- 起始行的id值
int max_depth-- 樹深度，0表示無限
[, text branch_delim ])-- 路徑分隔符
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-- 基本用法如下，必須通過AS子句定義返回的欄位名稱和型別
select * 
from connectby('demo.tree_data', 'id', 'pid', 'sort', '1', 0, '~')
as (id int, pid int, lvl int, branch text, sort int);

-- 查詢結果
id | pid | lvl | branch| sort
----+-----+-----+---------+------
1 ||0 | 1|1
2 |1 |1 | 1~2|2
4 |2 |2 | 1~2~4|3
6 |4 |3 | 1~2~4~6 |4
5 |2 |2 | 1~2~5|5
3 |1 |1 | 1~3|6
7 |3 |2 | 1~3~7|7
(7 rows)
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-- 僅僅使用基本用法，只能查詢出id的相關資訊，如果要查詢code等其他欄位，就需要通過額外的join操作來實現。
select 
t.id, n.code, t.pid, p.code as pcode, lvl, branch
from (
select * from connectby('demo.tree_data', 'id', 'pid', 'sort', '1', 0, '~')
as (id int, pid int, lvl int, branch text, sort int)
) as t
left join demo.tree_data as n on (t.id = n.id)
left join demo.tree_data as p on (t.pid = p.id)
order by t.sort ;

 id |code| pid | pcode | lvl | branch
----+--------+-----+-------+-----+---------
1 | 中國|||0 | 1
2 | 四川|1 | 中國|1 | 1~2
4 | 成都|2 | 四川|2 | 1~2~4
6 | 武侯區 |4 | 成都|3 | 1~2~4~6
5 | 綿陽|2 | 四川|2 | 1~2~5
3 | 雲南|1 | 中國|1 | 1~3
7 | 昆明|3 | 雲南|2 | 1~3~7
(7 rows)
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PS：雖然通過join可以查詢出節點的code，但是branch部分不能直接轉換成對應的code，使用上還是不太方便。

CTE語法

使用CTE語法，通過 with recursive 來實現樹形資料的遞迴查詢。這個方法雖然沒有connectby那麼直接，但是靈活性和顯示效果更好。

-- 
with recursive cte as
(
-- 先查詢root節點
select
id, code, pid, '' as pcode,
code as branch
fromdemo.tree_data where id = 1
union all
-- 通過cte遞迴查詢root節點的直接子節點
select
origin.id, origin.code, cte.id as pid, cte.code as pcode,
cte.branch || '~' || origin.code
from cte
join demo.tree_data as origin on origin.pid = cte.id
)
select
id,code, pid, pcode, branch, 
-- 通過計算分隔符的個數，模擬計算出樹形的深度
(length(branch)-length(replace(branch, '~', ''))) as lvl
from cte;

-- 
 id |code| pid | pcode |branch| lvl
----+--------+-----+-------+-----------------------+-----
1 | 中國||| 中國|0
2 | 四川|1 | 中國| 中國~四川|1
3 | 雲南|1 | 中國| 中國~雲南|1
4 | 成都|2 | 四川| 中國~四川~成都|2
5 | 綿陽|2 | 四川| 中國~四川~綿陽|2
7 | 昆明|3 | 雲南| 中國~雲南~昆明|2
6 | 武侯區 |4 | 成都| 中國~四川~成都~武侯區|3
(7 rows)
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執行過程說明

從上面的例子可以看出，WITH RECURSIVE語句包含了兩個部分

non-recursive term（非遞迴部分），即上例中的union all前面部分
recursive term（遞迴部分），即上例中union all後面部分

執行步驟如下

執行non-recursive term。（如果使用的是union而非union all，則需對結果去重）其結果作為recursive term中對result的引用，同時將這部分結果放入臨時的working table中
重複執行如下步驟，直到working table為空：用working table的內容替換遞迴的自引用，執行recursive term，（如果使用union而非union all，去除重複資料），並用該結果（如果使用union而非union all，則是去重後的結果）替換working table

以上面的query為例，來看看具體過程

執行non-recursive query

-- step 1 執行
select
id, code, pid, '' as pcode,
code as branch
fromdemo.tree_data where id = 1

-- 結果集和working table為
 id | code | pid | pcode | branch
----+------+-----+-------+--------
1 | 中國 ||| 中國
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執行recursive query

-- step 2 執行遞迴，此時自引用cte中的資料是step 1的結果
select
origin.id, origin.code, cte.id as pid, cte.code as pcode,
cte.branch || '~' || origin.code
from cte
join demo.tree_data as origin on origin.pid = cte.id

 -- 結果集和working table為
id |code| pid | pcode |branch
----+--------+-----+-------+---------------------
2 | 四川|1 | 中國| 中國~四川
3 | 雲南|1 | 中國| 中國~雲南
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繼續執行recursive query，直到結果集和working table為空
結束遞迴，將前三個步驟的結果集合並，即得到最終的WITH RECURSIVE的結果集。

嚴格來講，這個過程實現上是一個迭代的過程而非遞迴，不過RECURSIVE這個關鍵詞是SQL標準委員會定立的，所以PostgreSQL也延用了RECURSIVE這一關鍵詞。