极客笔记SQL递归查询
1. 引言
SQL（Structured Query Language）是一种用于管理和操作关系型数据库的语言，可以进行数据的查询、插入、更新和删除等操作。SQL语言具有一些强大的功能，其中之一是递归查询。
递归查询是一种通过反复应用规则来处理数据的方法。在关系型数据库中，递归查询主要用于处理树状结构或层次结构的数据。本文将详细介绍递归查询的概念、用法和示例。
2. 递归查询的概念
递归查询是指在查询过程中，使用查询的结果进行下一次查询，从而反复迭代，直到满足特定的查询条件。在关系型数据库中，递归查询主要通过使用共表表达式（CTE，Common Table Expression）来实现。
递归查询适用于处理层次结构的数据，比如组织机构中的部门与员工、产品分类中的上下级关系等。递归查询允许我们从根节点开始，一层一层地向下查询，直到找到满足条件的数据或遍历完所有节点。
3. 使用递归查询的场景
递归查询适用于以下场景：
3.1 层次结构查询
递归查询可以用于处理树状或层次结构的数据，比如组织机构的部门与员工关系、产品分类中的上下级关系等。通过递归查询，我们可以轻松地查询到指定节点的所有下级节点。
3.2 循环引用查询
在某些情况下，数据可能存在循环引用的情况，这时使用递归查询可以有效地处理循环引用问题。通过递归查询，我们可以跟踪引用链，避免陷入死循环。
3.3 辗转相除法等特定问题
递归查询还可以用于解决特定的数学问题，比如辗转相除法、斐波那契数列等。这些问题中，计算当前节点的值需要用到前面节点的值，递归查询提供了一种简洁的方式来解决这类问题。
4. 递归查询的语法
递归查询使用共表表达式（CTE）来定义查询的递归部分，并在主查询中引用该CTE。下面是递归查询的语法：
WITH RECURSIVE cte_name (column1, column2, ...) AS (
-- 初始查询
SELECT column1, column2, ...
FROM table_name
WHERE condition
UNION ALL
-- 递归查询
SELECT column1, column2, ...
FROM cte_name
JOIN table_name ON join_condition
WHERE condition
)
-- 主查询
SELECT column1, column2, ...
FROM cte_name
WHERE condition
上述语法中，WITH RECURSIVE关键字表示该查询是一个递归查询，cte_name是共表表达式的名称，可以在查询中使用该名称引用递归查询的结果。在cte_name后面的括号内，首先是初始查询（Initial Query），然后是递归查询（Recursive Query）。
初始查询用于指定递归查询的起点，返回满足条件的初始结果集。递归查询部分使用UNION ALL连接前一次递归查询的结果集与当前查询的结果集，通过关联条件将它们连接起来。递归查询对自身进行操作，从而不断扩展结果集。
主查询部分使用共表表达式的名称作为表名，并可以对递归查询的结果进行进一步的筛选和处理。
5. 递归查询的示例
为了更好地理解递归查询的用法，下面将通过几个示例来详细介绍递归查询的使用。
5.1 组织机构表的部门与员工关系
假设有一个组织机构表，其中的数据如下所示：
| 部门编号 | 部门名称 | 上级部门编号 |
|---|---|---|
| 1 | 总经办 | NULL |
| 2 | 人事部 | 1 |
| 3 | 财务部 | 1 |
| 4 | 开发部 | 1 |
| 5 | 前端开发部 | 4 |
| 6 | 后端开发部 | 4 |
我们想要查询出组织机构表中所有部门的信息，并按照层级关系进行展示。可以使用递归查询来完成：
WITH RECURSIVE department_tree AS (
-- 初始查询
SELECT department_id, department_name, NULL AS parent_id, 0 AS level
FROM departments
WHERE parent_id IS NULL
UNION ALL
-- 递归查询
SELECT d.department_id, d.department_name, d.parent_id, dt.level + 1
FROM departments d
JOIN department_tree dt ON d.parent_id = dt.department_id
)
SELECT department_id, department_name, parent_id, level
FROM department_tree
ORDER BY level, department_id;
运行以上查询，可以得到如下结果：
| 部门编号 | 部门名称 | 上级部门编号 | 层级 |
|---|---|---|---|
| 1 | 总经办 | NULL | 0 |
| 4 | 开发部 | 1 | 1 |
| 2 | 人事部 | 1 | 1 |
| 3 | 财务部 | 1 | 1 |
| 5 | 前端开发部 | 4 | 2 |
| 6 | 后端开发部 | 4 | 2 |
以上结果按照层级排序，可以清晰地看出组织机构的层次关系。
5.2 产品分类表的上下级关系
假设有一个产品分类表，其中的数据如下所示：
| 分类编号 | 分类名称 | 上级分类编号 |
|---|---|---|
| 1 | 电子产品 | NULL |
| 2 | 手机 | 1 |
| 3 | 笔记本电脑 | 1 |
| 4 | 相机 | 1 |
| 5 | 苹果手机 | 2 |
| 6 | 华为手机 | 2 |
| 7 | 联想电脑 | 3 |
| 8 | 戴尔电脑 | 3 |
我们想要查询出产品分类表中所有分类的信息，并按照层级关系进行展示。可以使用递归查询来完成：
WITH RECURSIVE category_tree AS (
-- 初始查询
SELECT category_id, category_name, NULL AS parent_id, 0 AS level
FROM categories
WHERE parent_id IS NULL
UNION ALL
-- 递归查询
SELECT c.category_id, c.category_name, c.parent_id, ct.level + 1
FROM categories c
JOIN category_tree ct ON c.parent_id = ct.category_id
)
SELECT category_id, category_name, parent_id, level
FROM category_tree
ORDER BY level, category_id;
运行以上查询，可以得到如下结果：
| 分类编号 | 分类名称 | 上级分类编号 | 层级 |
|---|---|---|---|
| 1 | 电子产品 | NULL | 0 |
| 2 | 手机 | 1 | 1 |
| 3 | 笔记本电脑 | 1 | 1 |
| 4 | 相机 | 1 | 1 |
| 5 | 苹果手机 | 2 | 2 |
| 6 | 华为手机 | 2 | 2 |
| 7 | 联想电脑 | 3 | 2 |
| 8 | 戴尔电脑 | 3 | 2 |
以上结果按照层级排序，可以清晰地看出产品分类的层次关系。
5.3 辗转相除法
辗转相除法（Euclidean algorithm）是一种计算两个数的最大公约数的古老算法。假设有两个整数 a 和 b，其中 a > b。辗转相除法的递归公式如下：
gcd(a, b) = gcd(b, a mod b)
通过递归查询，我们可以编写一个求解两个数的最大公约数的函数：
CREATE FUNCTION gcd(a INT, b INT)
RETURNS INT
BEGIN
IF b = 0 THEN
RETURN a;
ELSE
RETURN gcd(b, a MOD b);
END IF;
END;
运行以上函数，并执行以下查询：
SELECT gcd(36, 24) AS result;
将会得到结果：
result
------
12
以上结果表示36和24的最大公约数是12，验证了辗转相除法的正确性。
6. 总结
本文详细介绍了SQL递归查询的概念、用法和语法，并通过几个示例展示了递归查询在实际场景中的应用。
递归查询是一种强大的功能，适用于处理树状或层次结构的数据，以及解决特定的数学问题。通过递归查询，我们可以轻松地查询到层次结构中的所有节点，处理循环引用问题，以及解决一些特定问题。
掌握递归查询的使用方法，对于处理复杂的数据结构和解决特定的问题非常有帮助。在实际应用中，我们可以根据具体情况使用递归查询来优化和简化数据操作。