GROUP BY分組聚合的原理是什么？HAVING與WHERE過濾條件的執(zhí)行順序差異

group by分組聚合是將數(shù)據(jù)按指定列分組后進(jìn)行聚合計(jì)算，如求和、計(jì)數(shù)等；實(shí)現(xiàn)方式主要有哈希表和排序，數(shù)據(jù)庫根據(jù)情況選擇；where在分組前過濾原始行以提升效率，having在分組后基于聚合結(jié)果過濾組；優(yōu)化策略包括優(yōu)先用where過濾、使用索引、避免復(fù)雜計(jì)算、考慮臨時(shí)表和調(diào)整sql結(jié)構(gòu)；group by用于分組聚合，distinct用于去重，根據(jù)需求選擇；select中應(yīng)只包含group by列或聚合函數(shù)以避免歧義。

GROUP BY分組聚合，簡(jiǎn)單來說，就是把數(shù)據(jù)按照某些列的值進(jìn)行分組，然后對(duì)每個(gè)組進(jìn)行聚合計(jì)算，比如求和、求平均值、計(jì)數(shù)等等。HAVING和WHERE都是用來過濾數(shù)據(jù)的，但它們作用的對(duì)象和執(zhí)行順序不同。WHERE在分組之前過濾，HAVING在分組之后過濾。

GROUP BY分組聚合的原理和HAVING與WHERE過濾條件的執(zhí)行順序差異

GROUP BY底層原理：哈希表還是排序？

GROUP BY的實(shí)現(xiàn)方式取決于數(shù)據(jù)庫的具體實(shí)現(xiàn)和數(shù)據(jù)量大小。常見的策略有兩種：哈希表和排序。

• 哈希表: 數(shù)據(jù)庫創(chuàng)建一個(gè)哈希表，以GROUP BY指定的列的值作為鍵，然后遍歷數(shù)據(jù)表中的每一行。對(duì)于每一行，數(shù)據(jù)庫計(jì)算GROUP BY列的哈希值，并在哈希表中查找對(duì)應(yīng)的桶。如果桶不存在，則創(chuàng)建一個(gè)新的桶；如果桶已存在，則將該行添加到桶中。最后，數(shù)據(jù)庫遍歷哈希表中的每個(gè)桶，并對(duì)每個(gè)桶中的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合計(jì)算。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是速度快，時(shí)間復(fù)雜度接近O(n)，但缺點(diǎn)是需要額外的內(nèi)存來存儲(chǔ)哈希表，且只能處理等值分組。想象一下，你要統(tǒng)計(jì)每個(gè)城市的人口，你可以建一個(gè)以城市名為索引的哈希表，遍歷每個(gè)人，把他們加到對(duì)應(yīng)城市的桶里。

  

• 排序: 數(shù)據(jù)庫首先對(duì)數(shù)據(jù)表按照GROUP BY指定的列進(jìn)行排序。然后，數(shù)據(jù)庫遍歷排序后的數(shù)據(jù)，將具有相同值的行放在同一個(gè)組中。最后，數(shù)據(jù)庫對(duì)每個(gè)組中的數(shù)據(jù)進(jìn)行聚合計(jì)算。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是不需要額外的內(nèi)存，可以處理非等值分組，但缺點(diǎn)是速度較慢，時(shí)間復(fù)雜度為O(n log n)。比如，要統(tǒng)計(jì)每個(gè)年齡段的人數(shù)，可以先按年齡排序，然后數(shù)一下每個(gè)年齡有多少人。

具體選擇哪種方式，數(shù)據(jù)庫會(huì)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行優(yōu)化。例如，如果數(shù)據(jù)量很小，或者索引已經(jīng)存在，數(shù)據(jù)庫可能會(huì)選擇排序；如果數(shù)據(jù)量很大，且沒有索引，數(shù)據(jù)庫可能會(huì)選擇哈希表。

HAVING為何在GROUP BY之后？WHERE為何在其之前？

理解HAVING和WHERE的執(zhí)行順序，關(guān)鍵在于理解它們的作用對(duì)象。WHERE作用于原始數(shù)據(jù)行，用于在分組之前篩選掉不需要的行。而HAVING作用于GROUP BY分組后的結(jié)果，用于篩選掉不滿足條件的組。

WHERE的執(zhí)行順序在GROUP BY之前，是因?yàn)閃HERE的目的是減少GROUP BY需要處理的數(shù)據(jù)量。如果在分組之前就能過濾掉一部分?jǐn)?shù)據(jù)，那么GROUP BY的效率就會(huì)更高。

HAVING的執(zhí)行順序在GROUP BY之后，是因?yàn)镠AVING需要基于分組后的聚合結(jié)果進(jìn)行判斷。例如，我們需要篩選出平均分大于80分的班級(jí)，那么必須先進(jìn)行分組，計(jì)算出每個(gè)班級(jí)的平均分，然后才能使用HAVING進(jìn)行篩選。

一個(gè)形象的比喻：WHERE是廚師在洗菜的時(shí)候把爛菜葉子扔掉，HAVING是服務(wù)員把做出來的菜里賣相不好的挑出去。

如何優(yōu)化包含GROUP BY和HAVING的SQL查詢？

優(yōu)化包含GROUP BY和HAVING的SQL查詢，可以從以下幾個(gè)方面入手：

1. 盡量使用WHERE過濾數(shù)據(jù)： 在GROUP BY之前使用WHERE子句，可以減少GROUP BY需要處理的數(shù)據(jù)量，提高查詢效率。記住，能用WHERE解決的，就不要留給HAVING。

2. 使用索引： 在GROUP BY和WHERE子句中使用的列上創(chuàng)建索引，可以加快查詢速度。索引就像書的目錄，可以幫助數(shù)據(jù)庫快速找到需要的數(shù)據(jù)。

3. 避免不必要的計(jì)算： 在GROUP BY和HAVING子句中避免使用復(fù)雜的表達(dá)式，可以減少計(jì)算量，提高查詢效率。如果可以預(yù)先計(jì)算好，就不要在SQL里實(shí)時(shí)計(jì)算。

4. 考慮使用臨時(shí)表： 對(duì)于復(fù)雜的查詢，可以考慮使用臨時(shí)表來分解查詢，提高查詢效率。先把一部分?jǐn)?shù)據(jù)處理好放到臨時(shí)表里，再對(duì)臨時(shí)表進(jìn)行操作，有時(shí)候反而更快。

5. 優(yōu)化sql語句結(jié)構(gòu)： 調(diào)整SQL語句的結(jié)構(gòu)，例如使用子查詢、連接等，可以改變查詢的執(zhí)行計(jì)劃，提高查詢效率。這需要對(duì)數(shù)據(jù)庫的優(yōu)化器有一定的了解。

舉個(gè)例子，假設(shè)我們要查詢銷售額超過10000的客戶，可以這樣寫：

SELECT customer_id, SUM(sales) AS total_sales FROM orders WHERE order_date >= '2023-01-01' -- 先用WHERE過濾掉不相關(guān)的訂單 GROUP BY customer_id HAVING SUM(sales) > 10000; -- 再用HAVING過濾掉銷售額不足的客戶

在這個(gè)例子中，先使用WHERE子句過濾掉2023年之前的訂單，然后再使用GROUP BY子句按照客戶ID進(jìn)行分組，最后使用HAVING子句過濾掉銷售額不足10000的客戶。

GROUP BY和DISTINCT有什么區(qū)別？何時(shí)使用哪個(gè)？

GROUP BY和DISTINCT都可以用于去除重復(fù)的行，但它們的用途略有不同。

• DISTINCT: 用于去除SELECT語句中指定列的重復(fù)值。它返回的是去除重復(fù)值后的原始數(shù)據(jù)行。

• GROUP BY: 用于將數(shù)據(jù)按照指定的列進(jìn)行分組，并對(duì)每個(gè)組進(jìn)行聚合計(jì)算。它返回的是每個(gè)組的聚合結(jié)果。

簡(jiǎn)單來說，DISTINCT用于去除重復(fù)行，而GROUP BY用于分組和聚合。

何時(shí)使用哪個(gè)，取決于你的需求。如果你只需要去除重復(fù)行，那么可以使用DISTINCT；如果你需要進(jìn)行分組和聚合計(jì)算，那么可以使用GROUP BY。

例如，要查詢所有不同的客戶ID，可以使用DISTINCT：

SELECT DISTINCT customer_id FROM orders;

要查詢每個(gè)客戶的訂單數(shù)量，可以使用GROUP BY：

SELECT customer_id, count(*) AS order_count FROM orders GROUP BY customer_id;

GROUP BY的列可以不在SELECT中嗎？

在某些數(shù)據(jù)庫中，GROUP BY的列可以不在SELECT中，但在SQL標(biāo)準(zhǔn)中，這是不允許的。

SQL標(biāo)準(zhǔn)要求，如果使用了GROUP BY子句，那么SELECT子句中只能包含以下內(nèi)容：

• GROUP BY子句中指定的列。
• 聚合函數(shù)，例如SUM、AVG、COUNT、MAX、MIN等。
• 依賴于GROUP BY列的表達(dá)式。

這是因?yàn)镾ELECT子句的目的是顯示分組后的結(jié)果，如果SELECT子句中包含了不在GROUP BY子句中的列，那么數(shù)據(jù)庫就不知道應(yīng)該顯示哪一行的數(shù)據(jù)。

例如，以下SQL語句在某些數(shù)據(jù)庫中可以執(zhí)行，但在SQL標(biāo)準(zhǔn)中是不允許的：

SELECT customer_id, order_date, SUM(sales) AS total_sales FROM orders GROUP BY customer_id; -- order_date不在GROUP BY中

在這個(gè)例子中，order_date不在GROUP BY子句中，因此數(shù)據(jù)庫不知道應(yīng)該顯示哪個(gè)order_date。不同的數(shù)據(jù)庫可能會(huì)有不同的處理方式，有些數(shù)據(jù)庫可能會(huì)隨機(jī)選擇一個(gè)order_date，有些數(shù)據(jù)庫可能會(huì)報(bào)錯(cuò)。

為了避免出現(xiàn)歧義，建議在SELECT子句中只包含GROUP BY子句中指定的列和聚合函數(shù)。如果確實(shí)需要顯示其他列，可以考慮使用子查詢或連接。