用SQL實現樹的查詢
■ 逍遙
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樹形結構是一類重要的非線性結構，在關係型數據庫中如何對具有樹形結構的表進行查詢，從而得到所需的數據是一個常見的問題。本文筆者以 SQL Server 2000 爲例，就一些常用的查詢給出了相應的算法與代碼，頗值得讀者借鑑。 樹型結構 關係型數據庫將數據按表結構形式進行組織。它對錶格的處理方便靈活，且易學易用，因而得到廣泛的應用。關係型數據庫所處理的表格是線性結構的，表的每一行對應着一個數據元素，稱做一條記錄。記錄與記錄之間呈線性排列，彼此間沒有聯繫， 然而，在解決實際問題時，常常會遇到非線性結構的數據。如下表所示，每一條紀錄中的上級代碼，就和其他紀錄有着聯繫，這樣就形成了一棵具有層次結構的樹，它可以用下面的圖來形象地表示： 樹形結構是一種結點之間有分支，並具有層次關係的結構，它非常類似於自然界中的樹。 樹結構在客觀世界中大量存在，例如家譜、行政組織機構都可用樹形象地表示。樹在計算機領域中也有着廣泛的應用，例如在編譯程序中，用樹來表示源程序的語法結構；在數據庫系統中，用樹來組織信息；在分析算法的行爲時，用樹來描述其執行過程。 在關係型數據庫中如何對具有樹形結構的表進行查詢，從而得到所需的數據是一種常見的需求。下面以SQL Server 2000 爲例，就三種常用的查詢給出相應的算法與代碼： 1．節點 A 的位於第 n 層的父結點信息，如：員工黃菁菁的上兩級上司的名稱。 2．某棵子樹的統計信息，如：員工餘順景及其所有下屬員工的工資總額。 3．某棵子樹的結點信息，如：員工鄭可可及其所有下屬員工的名稱。 某節點的父節點信息 要實現這樣的查詢，常使用遞歸的方法。我們可以用SQL Server 2000 增加的用戶定義函數 （UDF, User Defined Function）這個新特性來實現遞歸函數調用。下面是函數的定義： CREATE FUNCTION dbo.GetManager ( @employee_id AS char(5), @level AS int = 1 -- 缺省值爲1 ) RETURNS char(5) 其中，employee_id表示要查詢的員工號碼，level表示高於該員工的級別數，返回的結果是上司的員工號碼。 該函數的遞歸定義爲： 如果 level = 0，則返回當前的員工號碼；如果 level > 0，則返回直接上司的 level-1 級的上司號碼。 根據這樣的遞歸定義，我們可以寫出完整的遞歸函數： CREATE FUNCTION dbo.GetManager ( @employee_id AS char(5), @level AS int = 1 ) RETURNS char(5) AS BEGIN IF @level = 0 RETURN @employee_id ——如果 level 爲0，表示已經找到其上司號碼 RETURN dbo.GetManager( (SELECT [上級號碼] FROM [員工信息] WHERE [員工號碼] = @employee_id), @level -1) -- 如果 level 大於 0，則返回直接上司的 level-1 級的上司號碼 END 執行下面的語句可以得到需要的結果： SELECT * FROM [員工信息] WHERE [員工號碼] =dbo.GetManager(‘E9907’, 2) 當然，如果要讓該遞歸函數更爲健壯，我們還需要在函數中加入容錯檢查，這裏不再贅述。 某棵子樹的統計信息 這個查詢同樣使用遞歸的方法來實現。先看一下函數定義： CREATE FUNCTION dbo.GetTotalSalary ( @manager_id AS char(5) ) RETURNS int 其中，@manager_id 是要統計的某位上司的員工號碼，返回其所有下屬的工資總額。 該函數的遞歸定義爲：如果沒有下屬，則返回當前的工資額; 如果有下屬，則返回所有下屬的工資總額。 根據這樣的遞歸定義，我們可以寫出完整的遞歸函數： CREATE FUNCTION dbo.GetTotalSalary ( @manager_id AS char(5) ) RETURNS int AS BEGIN RETURN ( SELECT [工資] FROM [員工信息] WHERE [員工號碼] = @manager_id) + CASE WHEN EXISTS(SELECT * FROM [員工信息] WHERE [上級號碼] = @manager_id) THEN ( SELECT SUM(dbo.GetTotalSalary([員工號碼])) FROM [員工信息] WHERE [上級號碼] = @manager_id ) ELSE 0 END END 上面的自定義用戶函數中使用了CASE 搜索函數，它按指定順序爲每個 WHEN 子句的 Boolean_expression 求值，返回第一個取值爲 TRUE 的 Boolean_expression 的 result_expression，如果沒有取值爲 TRUE 的 Boolean_expression，則當有ELSE子句時SQL Server將返回 else_result_expression; 若沒有ELSE子句，則返回 NULL 值。 在自定義用戶函數中，如果員工信息表中發現該員工有下屬（EXISTS子查詢），則爲每個下屬調用GetTotalSalary函數返回下屬的工資總額，並用SUM函數求和；反之，則直接返回其工資額。 執行下面的語句可以得到所需的結果： SELECT dbo.GetTotalSalary(‘E9902’) AS ‘工資總額’ 實際工作還可能有這樣的查詢要求，即某名員工一共有多少個下屬級別（包括其自身），如張建平一共有四個下屬級別。用樹的術語來描述，即求出某棵子樹的深度。可以通過這樣的遞歸函數來實現： CREATE FUNCTION dbo.GetUnderlyingLevel ( @manager_id AS char(5) ) RETURNS int AS BEGIN RETURN CASE WHEN EXISTS(SELECT * FROM [員工信息] WHERE [上級號碼] = @manager_id) THEN 1 + (SELECT MAX(dbo.GetUnderlyingLevel([員工號碼])) FROM [員工信息] WHERE [上級號碼] = @manager_id) ELSE 1 END END 執行下面的語句可以得到所需的結果： SELECT dbo.GetUnderlyingLevel('E9901') AS ‘下屬級別’ 某棵子樹所有子節點信息 前面的兩種查詢返回的都是標量值，這裏的查詢需返回某棵子樹的所有子節點的信息，這是一個結果集，需要用 table 數據類型來存儲。函數定義如下： CREATE FUNCTION dbo.GetSubtreeInfo ( @manager_id AS int ) RETURNS @treeinfo table ( [員工號碼] [char] (5) NOT NULL, [姓名] [char] (10) NOT NULL, [年齡] [int] NOT NULL, [工資] [money] NOT NULL, [上級號碼] [char] (5) NULL， [級別] [int] NOT NULL ) 其中，@manager_id 代表要查詢的上司的員工號碼，返回的是其所有下屬的信息，這些信息存放在 table 型變量 @treeinfo 中。 由於該查詢返回的是一個結果集，因此已經不能使用遞歸的方法來實現，我們使用循環的方法來實現，循環的過程爲：將參數 @manager_id 所代表的上司的信息插入到表中，賦予級別0；級別增加爲1，將所有上級號碼爲以上 @manager_id 的員工信息插入到表中；級別增加爲2，將所有上級號碼與第2步插入的記錄中的員工號碼一致的員工信息插入到表中；依次增加級別，直到找不到上級號碼與前一步插入的紀錄中的員工號碼一致的員工信息爲止。 爲了實現這個循環，我們要用系統函數 @@ROWCOUNT 來判斷前一步中是否有新的記錄被插入到表中。如果有，則循環繼續；如果無，則循環結束。另外，我們在表中增加了一個名爲“級別”的字段，既可以顯示出所在的級別關係，還可以用來代表每一次新插入的記錄，可謂一舉兩得。完整的函數定義如下： CREATE FUNCTION dbo.GetSubtreeInfo ( @manager_id AS char(5) ) RETURNS @treeinfo table ( [員工號碼] [char] (5) NOT NULL, [姓名] [char] (10) NOT NULL, [年齡] [int] NOT NULL, [工資] [money] NOT NULL, [上級號碼] [char] (5) NULL, [級別] [int] NOT NULL ) AS BEGIN DECLARE @level AS int SELECT @level = 0 INSERT INTO @treeinfo SELECT [員工號碼], [姓名], [年齡], [工資], [上級號碼], @level FROM [員工信息] WHERE [員工號碼] = @manager_id WHILE @@ROWCOUNT > 0 BEGIN SET @level = @level + 1 INSERT INTO @treeinfo SELECT E.[員工號碼], E.[姓名], E.[年齡], E.[工資], E.[上級號碼], @level FROM [員工信息] AS E JOIN @treeinfo AS T ON E.[上級號碼] = T.[員工號碼] AND T.[級別] = @level - 1 END RETURN END 下面是測試的結果： SELECT * FROM dbo.GetSubtreeInfo(‘E9903’) 員工號碼 姓名 年齡 工資 上級號碼 級別 -------- --------- ------- -- E9903 鄭可可 38 5000.0000 E9901 0 E9906 肖遙 26 3350.0000 E9903 1 E9907 黃菁菁 22 2800.0000 E9906 2 最後我們來看一個有趣的例子。將上面的函數稍做修改後，可以將該樹型結構以圖形化的方式打印出來，結果如下所示： @@d04_1t3_48.jpg;圖3@@ 完整的函數如下所示： CREATE FUNCTION dbo.GetSubtreeInfo2 ( @manager_id AS char(5) ) RETURNS @treeinfo table ( [員工號碼] [char] (5) NOT NULL, [姓名] [char] (10) NOT NULL, [年齡] [int] NOT NULL, [工資] [money] NOT NULL, [上級號碼] [char] (5) NULL, [級別] [int] NOT NULL, [標記] [varchar] (200) NOT NULL ) AS BEGIN DECLARE @level AS int, @path AS varchar(200) SELECT @level = 0, @path = 'NULL' INSERT INTO @treeinfo SELECT [員工號碼], [姓名], [年齡], [工資], [上級號碼], @level, ‘NULL->’+ [員工號碼] FROM [員工信息] WHERE [員工號碼] = @manager_id WHILE @@ROWCOUNT > 0 BEGIN SET @level = @level + 1 INSERT INTO @treeinfo SELECT E.[員工號碼], E.[姓名], E.[年齡], E.[工資], E.[上級號碼], @level, T.[標記] + ‘->’+ E.[員工號碼] FROM [員工信息] AS E JOIN @treeinfo AS T ｀ ON E.[上級號碼] = T.[員工號碼] AND T.[級別] = @level - 1 END RETURN END 使用以下語句，即可返回如上所示的樹型結構示意圖： SELECT REPLICATE (‘ | ’, [級別]) + [姓名] AS 組織結構 FROM dbo.GetSubtreeInfo2(‘E9901’) order by [標記] |
