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🍋🍋大数据学习🍋🍋

🔥系列专栏： 👑哲学语录: 用力所能及，改变世界。
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一、窗口函数进阶

1. 累计分布计算

• 题目：
  计算每个用户的消费金额在全量用户中的累计分布百分比（即该用户消费超过了百分之多少的用户）。
  表结构：user_transactions(user_id, amount)。

• 参考答案：

  SELECT user_id,amount,CUME_DIST() OVER (ORDER BY amount) AS percentile
  FROM user_transactions;
  

• 扩展练习：
  找出消费金额超过 90% 用户的 “超级用户”，并计算其总消费占比。

2. 分组排名跳跃问题

• 题目：
  计算每个部门中薪资排名前三的员工，若有并列则跳过后续排名（如两个第 1 名后，下一名为第 3 名）。
  表结构：employees(emp_id, dept_id, salary)。

• 参考答案：

  WITH ranked_employees AS (SELECT emp_id,dept_id,salary,DENSE_RANK() OVER (PARTITION BY dept_id ORDER BY salary DESC) AS salary_rankFROM employees
  )
  SELECT *
  FROM ranked_employees
  WHERE salary_rank <= 3;
  

• 关键区别：

  • RANK()：允许并列，后续排名跳跃（如 1,1,3）。
  • DENSE_RANK()：允许并列，后续排名连续（如 1,1,2）。

二、日期与时间序列

3. 缺失日期填充

• 题目：
  生成用户每日活跃状态表，包括无活动的日期（用 0 填充）。
  表结构：user_activity(user_id, activity_date)。

• 参考答案：

  WITH date_range AS (SELECT user_id,MIN(activity_date) AS start_date,MAX(activity_date) AS end_dateFROM user_activityGROUP BY user_id
  ),
  all_dates AS (SELECT dr.user_id,ad.dateFROM date_range drLATERAL VIEW explode(sequence(to_date(dr.start_date), to_date(dr.end_date), 1)) ad AS date
  )
  SELECT ad.user_id,ad.date,IF(ua.activity_date IS NULL, 0, 1) AS is_active
  FROM all_dates ad
  LEFT JOIN user_activity ua 
  ON ad.user_id = ua.user_id AND ad.date = ua.activity_date;
  

• Hive 特性：
  使用 sequence() 和 LATERAL VIEW explode() 生成连续日期。

4. 会话识别（Sessionization）

• 题目：
  将用户行为按30 分钟无操作间隔划分为不同会话（session），并计算每个会话的持续时间。
  表结构：user_events(user_id, event_time, event_type)。

• 参考答案：

  WITH time_diff AS (SELECT user_id,event_time,event_type,UNIX_TIMESTAMP(event_time) - UNIX_TIMESTAMP(LAG(event_time) OVER (PARTITION BY user_id ORDER BY event_time)) AS seconds_since_lastFROM user_events
  ),
  session_markers AS (SELECT user_id,event_time,event_type,IF(seconds_since_last > 1800 OR seconds_since_last IS NULL, 1, 0) AS new_sessionFROM time_diff
  ),
  session_ids AS (SELECT user_id,event_time,event_type,SUM(new_session) OVER (PARTITION BY user_id ORDER BY event_time) AS session_idFROM session_markers
  )
  SELECT user_id,session_id,MIN(event_time) AS session_start,MAX(event_time) AS session_end,UNIX_TIMESTAMP(MAX(event_time)) - UNIX_TIMESTAMP(MIN(event_time)) AS session_duration_seconds
  FROM session_ids
  GROUP BY user_id, session_id;
  

• 核心逻辑：
  通过 LAG() 计算相邻事件的时间差，超过阈值则标记为新会话。

三、多表关联与复杂查询

5. 树形结构路径查询

• 题目：
  查询商品分类树的完整路径（如 “电子产品> 手机 > 智能手机”）。
  表结构：categories(category_id, parent_id, category_name)。

• 参考答案：

  WITH RECURSIVE category_paths AS (SELECT category_id,parent_id,category_name,CAST(category_name AS STRING) AS pathFROM categoriesWHERE parent_id IS NULL  -- 根节点UNION ALLSELECT c.category_id,c.parent_id,c.category_name,CONCAT(cp.path, ' > ', c.category_name)FROM categories cJOIN category_paths cp ON c.parent_id = cp.category_id
  )
  SELECT *
  FROM category_paths;
  

• Hive 限制：
  Hive 不支持标准的 WITH RECURSIVE，需改用循环查询或 UDF 实现。

6. 交叉销售分析

• 题目：
  找出用户同时购买但不在同一订单中的商品对（如用户 A 先买了手机，后买了手机壳）。
  表结构：orders(order_id, user_id, product_id, order_date)。

• 参考答案：

  SELECT o1.user_id,o1.product_id AS product_a,o2.product_id AS product_b,COUNT(DISTINCT o1.order_id) AS a_orders,COUNT(DISTINCT o2.order_id) AS b_orders
  FROM orders o1
  JOIN orders o2 
  ON o1.user_id = o2.user_id 
  AND o1.product_id < o2.product_id  -- 避免重复组合
  AND o1.order_id != o2.order_id    -- 不同订单
  GROUP BY o1.user_id, o1.product_id, o2.product_id
  HAVING COUNT(DISTINCT o1.order_id) > 0 AND COUNT(DISTINCT o2.order_id) > 0;
  

• 性能优化：
  使用 CLUSTER BY user_id 预分区，减少 JOIN 时的数据移动。

四、聚合与统计分析

7. 同比 / 环比计算

• 题目：
  计算每月销售额的同比和环比增长率。
  表结构：sales(sale_date, amount)。

• 参考答案：

  WITH monthly_sales AS (SELECT YEAR(sale_date) AS sale_year,MONTH(sale_date) AS sale_month,SUM(amount) AS total_amountFROM salesGROUP BY YEAR(sale_date), MONTH(sale_date)
  ),
  growth_rates AS (SELECT sale_year,sale_month,total_amount,LAG(total_amount, 1) OVER (ORDER BY sale_year, sale_month) AS prev_month_amount,LAG(total_amount, 12) OVER (ORDER BY sale_year, sale_month) AS prev_year_amount,(total_amount - LAG(total_amount, 1)) / LAG(total_amount, 1) AS mom_growth,(total_amount - LAG(total_amount, 12)) / LAG(total_amount, 12) AS yoy_growthFROM monthly_sales
  )
  SELECT sale_year,sale_month,total_amount,ROUND(mom_growth * 100, 2) AS mom_growth_percent,ROUND(yoy_growth * 100, 2) AS yoy_growth_percent
  FROM growth_rates;
  

• 边界处理：
  用 COALESCE() 处理首个月 / 年的 NULL 值：

  COALESCE((total_amount - LAG(total_amount, 1)) / LAG(total_amount, 1), 0) AS mom_growth
  

8. 多维分析（Cube/Rollup）

• 题目：
  同时计算按产品、地区、时间维度的销售额聚合（含小计和总计）。
  表结构：sales(product_id, region_id, sale_date, amount)。

• 参考答案：

  SELECT product_id,region_id,YEAR(sale_date) AS sale_year,SUM(amount) AS total_amount,GROUPING__ID  -- 0=完整分组，1=按 region 聚合，2=按 product 聚合，3=按 product+region 聚合...
  FROM sales
  GROUP BY product_id, region_id, YEAR(sale_date) 
  WITH CUBE;
  

五、性能优化与高级技巧

9. 数据倾斜处理

• 题目：
  优化以下 SQL，解决数据倾斜问题：

  SELECT u.user_id,COUNT(o.order_id) AS order_count
  FROM users u
  JOIN orders o ON u.user_id = o.user_id
  GROUP BY u.user_id;
  

• 优化方案：

  SET hive.optimize.skewjoin=true;
  SET hive.skewjoin.key=100000;  -- 单个键超过此阈值时触发优化-- 手动分桶 + 聚合
  SELECT user_id,SUM(order_count) AS total_orders
  FROM (SELECT u.user_id,COUNT(o.order_id) AS order_countFROM users uJOIN orders o ON u.user_id = CONCAT(FLOOR(RAND() * 100), '_', o.user_id)  -- 随机前缀GROUP BY u.user_id, FLOOR(RAND() * 100)
  ) t
  GROUP BY user_id;
  

• 优化点：

  • 通过 RAND() 添加随机前缀，分散热点数据。
  • 两阶段聚合：先局部聚合，再全局聚合。

10. UDF 与复杂类型处理

• 题目：
  使用 UDF 解析 JSON 字段，并统计每个用户的平均标签数量。
  表结构：user_profiles(user_id, tags_json)，其中 tags_json 为 JSON 数组（如 ["sports", "music"]）。

• 参考答案：

  -- 假设已注册 explode_json_array UDF
  SELECT user_id,AVG(tag_count) AS avg_tags_per_user
  FROM (SELECT user_id,SIZE(explode_json_array(tags_json)) AS tag_countFROM user_profiles
  ) t
  GROUP BY user_id;
  

• 内置函数替代方案：

  SELECT user_id,AVG(tag_count) AS avg_tags
  FROM (SELECT user_id,SIZE(SPLIT(REPLACE(REPLACE(tags_json, '[', ''), ']', ''), ',')) AS tag_countFROM user_profiles
  ) t
  GROUP BY user_id;