PostgreSQL 中 CTE 的使用

PostgreSQL 中 CTE 的语法。CTE（Common Table Expression，通用表表达式）是一个非常强大且常用的功能，它极大地提高了复杂查询的可读性和可维护性。

核心概念

CTE 可以理解为一个临时的、命名的结果集，它只在一条 SQL 语句的执行范围内存在。你可以把它看作是在查询中定义的临时视图。

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基本语法结构

WITH [RECURSIVE] cte_name [ (column_name [, ...]) ] AS (-- CTE 的定义（一个 SELECT 语句）SELECT ...
)
-- 主查询，使用上面定义的 CTE
SELECT *
FROM cte_name;

关键组成部分：

1. WITH 关键字： 标志着 CTE 的开始。

2. RECURSIVE 关键字（可选）： 如果 CTE 是递归的，则必须加上此关键字。

3. cte_name： 你为这个临时结果集起的名字。

4. (column_name [, ...])（可选）： 显式指定 CTE 结果集的列名。如果省略，则列名来自 SELECT 语句中的列。

5. AS ( ... )： 括号内是定义 CTE 的 SELECT 语句。

6. 主查询： 在定义完所有 CTE 后，编写主 SELECT（或 INSERT, UPDATE, DELETE）语句来使用这些 CTE。

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示例 1：简单的非递归 CTE（提高可读性）

场景： 我们想找出销售额高于平均销售额的产品。

不使用 CTE 的写法（较难读）：

SELECT product_id, SUM(amount) as total_sales
FROM sales
GROUP BY product_id
HAVING SUM(amount) > (SELECT AVG(sales_sum) FROM (SELECT SUM(amount) as sales_sum FROM sales GROUP BY product_id) AS avg_sales);

使用 CTE 的写法（清晰易懂）：

WITH product_sales AS (-- CTE 1: 计算每个产品的总销售额SELECT product_id, SUM(amount) AS total_salesFROM salesGROUP BY product_id
),
average_sales AS (-- CTE 2: 计算所有产品的平均销售额SELECT AVG(total_sales) AS avg_salesFROM product_sales -- 可以引用之前定义的 CTE！
)
-- 主查询
SELECT ps.product_id, ps.total_sales
FROM product_sales ps, average_sales av
WHERE ps.total_sales > av.avg_sales;

优势： 将复杂的子查询拆解成有意义的命名模块（product_sales, average_sales），逻辑一目了然。

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示例 2：在 DML 语句中使用 CTE

CTE 不仅可用于 SELECT，还可用于 INSERT, UPDATE, DELETE。

INSERT with CTE:

WITH top_products AS (SELECT product_idFROM salesGROUP BY product_idORDER BY SUM(amount) DESCLIMIT 10
)
INSERT INTO popular_products (product_id)
SELECT product_id
FROM top_products;

UPDATE with CTE:

WITH old_records AS (SELECT idFROM eventsWHERE created_at < NOW() - INTERVAL '1 year'
)
UPDATE events
SET archived = true
WHERE id IN (SELECT id FROM old_records);

DELETE with CTE:

WITH duplicates AS (SELECT MIN(ctid) as min_ctid, -- ctid 是 PostgreSQL 的系统列，代表行的物理位置user_id, emailFROM usersGROUP BY user_id, emailHAVING COUNT(*) > 1
)
DELETE FROM users
WHERE (user_id, email) IN (SELECT user_id, email FROM duplicates)AND ctid NOT IN (SELECT min_ctid FROM duplicates);

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示例 3：递归 CTE（处理层次结构或序列）

递归 CTE 是 CTE 最强大的功能之一，用于处理树形结构、图数据或生成序列。其语法有固定结构。

基本递归结构：

WITH RECURSIVE cte_name AS (-- 1. 非递归项（锚点成员）SELECT ... FROM ... WHERE ...UNION [ALL]-- 2. 递归项（递归成员）SELECT ... FROM cte_name, ... WHERE ...
)
SELECT * FROM cte_name;

经典示例：生成 1 到 10 的数字序列

WITH RECURSIVE numbers AS (-- 锚点成员：起始值SELECT 1 AS nUNION ALL-- 递归成员：基于前一个值 +1，直到条件不满足SELECT n + 1FROM numbersWHERE n < 10 -- 终止条件
)
SELECT n FROM numbers;

结果： 1, 2, 3, ..., 10

经典示例：遍历员工-经理层级关系
假设表 employees(emp_id, emp_name, manager_id)

WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (-- 锚点成员：找出所有最高层级的员工（没有经理）SELECT emp_id, emp_name, manager_id,1 AS level,ARRAY[emp_id] AS path -- 用于记录从根到当前节点的路径FROM employeesWHERE manager_id IS NULLUNION ALL-- 递归成员：连接下属员工SELECT e.emp_id, e.emp_name, e.manager_id,eh.level + 1,eh.path || e.emp_id -- 将当前员工ID追加到路径中FROM employees eINNER JOIN employee_hierarchy eh ON e.manager_id = eh.emp_id
)
SELECT emp_id, emp_name, level,path
FROM employee_hierarchy
ORDER BY path;

这个查询会输出整个公司的汇报层级结构。

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重要特性和注意事项

1. 多个 CTE： 一个 WITH 子句可以定义多个 CTE，用逗号分隔。

   WITH
   cte1 AS (...),
   cte2 AS (...),
   cte3 AS (...)
   SELECT ... FROM cte1, cte2, cte3 ...

2. 作用域： CTE 只在紧随其后的主查询中有效。你不能在同一个 WITH 子句中先定义的 CTE 中引用后定义的 CTE。

3. 性能： CTE 在 PostgreSQL 中通常被优化为代码内联。但对于递归 CTE 或与外部查询有复杂交互的情况，它可能会产生自己的执行计划。有时为了强制实现物化（将结果临时存储），可以使用 MATERIALIZED 关键字（PostgreSQL 12+）：

   WITH cte_name AS MATERIALIZED ( ... )

4. 递归 CTE 的终止： 必须确保递归部分最终能返回空结果，否则查询将进入无限循环。

总结

特性	描述
目的	创建临时命名结果集，简化复杂查询，实现递归查询。
基本语法	WITH cte_name AS (SELECT ...) SELECT ... FROM cte_name;
递归语法	WITH RECURSIVE cte_name AS (锚点 UNION ALL 递归) SELECT ...
适用语句	SELECT, INSERT, UPDATE, DELETE。
主要优势	提高可读性、模块化复杂逻辑、实现递归查询。

CTE 是每个 PostgreSQL 使用者都必须掌握的核心特性，它能让你写出更清晰、更强大、更易于维护的 SQL 代码。