MySQL的窗口函数（Window Functions）

一、窗口函数核心概念

1. ​​窗口（Window）​​
   窗口是数据行的集合，由OVER()子句定义。它决定了函数计算的“数据范围”，可以是一个分区的全部行、当前行前后的行，或动态变化的子集。

2. ​​语法结构​​

   SELECT window_function(column) OVER ([PARTITION BY partition_expression][ORDER BY order_expression [ASC|DESC]][frame_clause]) AS alias
   FROM table;

   • ​​PARTITION BY​​：将数据划分为多个分区（类似GROUP BY），函数在每个分区内独立计算。
   • ​​ORDER BY​​：定义分区内数据的排序方式，影响窗口函数的计算顺序。
   • ​​frame_clause​​：定义窗口的具体范围（如当前行及其前后N行）。

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二、窗口函数分类及示例

1. 聚合类窗口函数

普通聚合函数（如SUM、AVG、COUNT）结合OVER()使用，实现累计、移动平均等效果。

​​示例：计算累计销售额​​

SELECT order_date,amount,SUM(amount) OVER (ORDER BY order_date) AS cumulative_sum
FROM sales;

结果：

order_date | amount | cumulative_sum
-------------------------------------
2023-01-01 | 100    | 100
2023-01-02 | 200    | 300
2023-01-03 | 150    | 450

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2. 排名类窗口函数

• ​​ROW_NUMBER()​​：为每行分配唯一序号（相同值也会不同）。
• ​​RANK()​​：相同值的行排名相同，后续序号跳跃（如1,1,3）。
• ​​DENSE_RANK()​​：相同值的行排名相同，后续序号连续（如1,1,2）。

​​示例：按销售额排名​​

SELECT product,sales,ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY sales DESC) AS row_num,RANK() OVER (ORDER BY sales DESC) AS rank,DENSE_RANK() OVER (ORDER BY sales DESC) AS dense_rank
FROM products;

结果：

product | sales | row_num | rank | dense_rank
--------------------------------------------
A       | 500   | 1       | 1    | 1
B       | 500   | 2       | 1    | 1
C       | 400   | 3       | 3    | 2

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3. 分布类窗口函数

• ​​PERCENT_RANK()​​：计算行的相对排名百分比（范围[0,1]）。
• ​​CUME_DIST()​​：计算行的累积分布（当前行及其之前行的占比）。

​​示例：计算销售额分布​​

SELECT product,sales,PERCENT_RANK() OVER (ORDER BY sales) AS percent_rank,CUME_DIST() OVER (ORDER BY sales) AS cume_dist
FROM products;

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4. 前后函数

• ​​LAG(column, N)​​：获取当前行​​前N行​​的值。
• ​​LEAD(column, N)​​：获取当前行​​后N行​​的值。

​​示例：计算销售额环比增长​​

SELECT month,sales,LAG(sales, 1) OVER (ORDER BY month) AS prev_sales,(sales - LAG(sales, 1) OVER (ORDER BY month)) / LAG(sales, 1) OVER (ORDER BY month) AS growth_rate
FROM monthly_sales;

结果：

month | sales | prev_sales | growth_rate
----------------------------------------
Jan   | 1000  | NULL       | NULL
Feb   | 1200  | 1000       | 0.2
Mar   | 1500  | 1200       | 0.25

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三、窗口帧（Frame Clause）

通过ROWS或RANGE定义窗口的具体范围：

• ​​ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND CURRENT ROW​​：从分区开始到当前行。
• ​​ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING​​：当前行的前一行到后一行。

​​示例：计算3个月移动平均​​

SELECT month,sales,AVG(sales) OVER (ORDER BY monthROWS BETWEEN 2 PRECEDING AND CURRENT ROW) AS moving_avg
FROM monthly_sales;

结果：

month | sales | moving_avg
---------------------------
Jan   | 100   | 100.0
Feb   | 200   | 150.0
Mar   | 150   | 150.0
Apr   | 300   | 216.7

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四、使用场景

1. ​​排名与分组排名​​：按部门、时间等分区后排序。
2. ​​累计计算​​：累计销售额、年累计增长率。
3. ​​移动统计​​：移动平均、移动求和。
4. ​​数据对比​​：当前行与前一行的差值或比率。

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五、注意事项

1. ​​MySQL版本​​：窗口函数需MySQL 8.0+，旧版本不支持。
2. ​​性能优化​​：合理使用索引和分区，避免全表扫描。
3. ​​执行顺序​​：窗口函数在WHERE、GROUP BY、HAVING之后执行。