SQL示例:明辨窗口函数和聚合函数的使用和选择

本文深入解析了SQL中聚合函数与窗口函数的区别及适用场景。


聚合函数(GROUP BY)用于数据汇总,会减少行数;


窗口函数(OVER)则保留原行数并扩展计算列。


针对常见的"GROUP BY字段过多"问题,建议:

1)使用主键分组配合ANY_VALUE()获取依赖字段;

2)采用子查询先聚合再关联的方式;

3)仅在需要保留明细数据时使用窗口函数。


文章还详细解释了函数依赖概念,并提供了快速判断分组字段的方法:SELECT中的非分组字段必须要么被分组包含,要么用聚合函数包裹。


通过实际案例对比了错误写法与优化方案,帮助开发者避免常见误区。


SQL293 今天的刷题量

描述

TM小哥在牛客工作遇到一个需求,让他统计每天各个题单的刷题量。

现在有代码提交(submission)表简况如下:

|----|------------|-------------|
| id | subject_id | create_time |
| 1 | 2 | 2999-02-11 |
| 2 | 2 | 2999-02-21 |
| 3 | 1 | 2999-02-21 |
| 4 | 1 | 2999-02-22 |
| 5 | 3 | 2999-02-22 |
| 6 | 2 | 2999-02-22 |
| 7 | 2 | 2999-02-22 |

第一行表示:某个用户在2999-02-11号在题单2提交了一次代码

。。。。

最后一行表示:某个用户在2999-02-22号在题单2提交了一次代码

现在有题单(subject)表简况如下:

|----|-------------|
| id | name |
| 1 | jzoffer |
| 2 | tiba |
| 3 | huaweijishu |
| 4 | top101 |

第一行表示:题单id为1的是剑指offer

。。。

最后一行表示:题单id为4的是面试笔刷TOP101

请你写出一个SQL,查找出当天(对,就是你现在写代码的这一天,实现原理就是后台有特殊程序会将'2999-02-22'这个东西变为今天的日期,并且将'2999-02-21'变为昨天的日期)的每个题单的刷题量,先按提交数量降序排序,如果提交数量一样的话,再按subject_id升序排序,以上例子查询如下:

|-------------|-----|
| name | cnt |
| tiba | 2 |
| jzoffer | 1 |
| huaweijishu | 1 |

解释:

第一行表示题霸这个专题一天的提交量为2,排名最靠前

第二行,第三行表示剑指offer,华为技术这2个专题一天的提交量都为1,但是剑指offer的subject_id比较小,排在前面

注:由于后台有程序会将'2999-02-22'这个东西变为今天的日期,并且将'2999-02-21'变为昨天的日期,请写出通用的代码,不然可能你的代码只有今天可以通过哟~

解法

sql 复制代码
--#关键点在于,今天和昨天的日期在后台会被动态替换,所以 SQL 中应使用 CURRENT_DATE(或对应数据库的当前日期函数)来指代今天。

--#错误的写法
--# 1. 窗口函数与 DISTINCT 的冲突
--# COUNT(1) OVER(PARTITION BY subject_id) 会为每一行都返回该 subject_id 的总数,不会因为 DISTINCT 就去重后再计算。DISTINCT 是在结果集生成之后才去重,但此时每行都已经带着重复的 cnt 值。

--# 2. ORDER BY 中使用了未直接选取的列
--# ORDER BY subject_id 中的 subject_id 不在 SELECT 列表中(你选了 name 和 cnt),在某些 SQL 模式下会报错。

--# 3. 逻辑错误:窗口函数 + JOIN 会导致重复计算
--# 因为 JOIN 后每个提交记录对应一行,窗口函数按 subject_id 分区会正确计数,但配合 DISTINCT 后,虽然每个 name 只保留一行,但 cnt 值是正确的。这个其实可以工作,只是写法不常见且效率低。
--# select
--#     distinct
--#     name,
--#     count(1) over(partition by subject_id) as cnt
--# from submission s1 join subject s2 
--# on s1.subject_id=s2.id 
--# where create_time=CURRENT_DATE
--# order by 
--# cnt desc,subject_id;

SELECT 
    s.name,
    COUNT(sub.id) AS cnt
FROM 
    subject s
LEFT JOIN 
    submission sub ON s.id = sub.subject_id 
    AND sub.create_time = CURRENT_DATE
GROUP BY 
    s.id, s.name
HAVING 
    cnt > 0   ##只显示今天有提交的题单,如果今天无提交的题单不显示
ORDER BY 
    cnt DESC, 
    s.id ASC;

SQL48 每个商品的销售总额

描述

假设你是一个电商平台的数据库工程师,需要编写一个SQL查询来生成每个商品的销售排行榜。你的数据库中有products和orders两张表:

products示例表如下,包括product_id(商品编号)、name(商品名称)和category(商品类别)字段;

|------------|-----------|------------|
| product_id | name | category |
| 1 | Product A | Category 1 |
| 2 | Product B | Category 1 |
| 3 | Product C | Category 2 |
| 4 | Product D | Category 2 |
| 5 | Product E | Category 3 |

orders示例表如下,包括order_id(订单编号)、product_id(商品编号)、quantity(销售数量)和order_date(下单日期)字段;

|----------|------------|----------|------------|
| order_id | product_id | quantity | order_date |
| 101 | 1 | 5 | 2023-08-01 |
| 102 | 2 | 3 | 2023-08-01 |
| 103 | 3 | 8 | 2023-08-02 |
| 104 | 4 | 10 | 2023-08-02 |
| 105 | 5 | 15 | 2023-08-03 |
| 106 | 1 | 7 | 2023-08-03 |
| 107 | 2 | 4 | 2023-08-04 |
| 108 | 3 | 6 | 2023-08-04 |
| 109 | 4 | 12 | 2023-08-05 |
| 110 | 5 | 9 | 2023-08-05 |

使用上述表格,编写一个SQL查询,返回每个商品的销售总量,先按照商品类别升序排序,再按销售总量降序排列,同时包括商品名称和销售总量。此外,还需要在结果中包含每个商品在其所属类别内的排名,排名相同的商品可以按照 product_id 升序排序。

示例输出如下:

|--------------|-------------|---------------|
| product_name | total_sales | category_rank |
| Product A | 12 | 1 |
| Product B | 7 | 2 |
| Product D | 22 | 1 |
| Product C | 14 | 2 |
| Product E | 24 | 1 |

解法

sql 复制代码
with t1 as(
    select
    p.product_id,
    name as product_name,
    category,
    --#SUM(quantity) OVER(PARTITION BY o.product_id) 用法错误
    --#PARTITION BY o.product_id 没有意义,因为每条记录的 product_id 本身就是独立的
    --# 这个窗口函数会对每个 product_id 分组,但如果有多个订单,它会计算所有订单的 quantity 总和并重复显示
    --# 应该用 SUM(quantity) 配合 GROUP BY,而不是窗口函数
    COALESCE(SUM(o.quantity), 0) AS total_sales
    FROM products p
    JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
    GROUP BY p.product_id, p.name, p.category
),
t2 as (
    select 
    t1.product_id,
    product_name,
    category,
    total_sales,
    row_number() over (partition by category order by total_sales desc,product_id) as category_rank
    from t1  
)
select 
product_name,
total_sales,
category_rank
from t2
order by category,total_sales desc;

示例二:为什么要用 SUM(quantity) 配合 GROUP BY,而不是窗口函数


核心区别

函数类型 作用 结果行数
SUM() + GROUP BY 聚合函数,将多行压缩成一行 减少行数
SUM() OVER(PARTITION BY ...) 窗口函数,在每行上扩展计算结果 行数不变

具体例子说明

原始 orders 表(Product 1 的数据)

order_id product_id quantity
101 1 5
106 1 7

Product 1 有两笔订单,销量分别是 5 和 7。


错误写法:窗口函数

sql

复制代码
SELECT
    p.product_id,
    p.name,
    SUM(o.quantity) OVER(PARTITION BY o.product_id) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id

结果:

| product_id | name | total_sales |
|------------|-----------|-------------|--------|
| 1 | Product A | 12 |
| 1 | Product A | 12 | ← 重复行! |
| 2 | Product B | 7 |
| 2 | Product B | 7 | ← 重复行! |
| 3 | Product C | NULL |
| 4 | Product D | 22 |
| 4 | Product D | 22 | ← 重复行! |

问题: 每个 product_id 有多少条订单记录,就会产生多少行。Product 1 有 2 条订单,所以出现 2 次。


正确写法:SUM + GROUP BY

sql

复制代码
SELECT
    p.product_id,
    p.name,
    SUM(o.quantity) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY p.product_id, p.name

结果:

| product_id | name | total_sales |
|------------|-----------|-------------|----------|
| 1 | Product A | 12 | ← 只有 1 行 |
| 2 | Product B | 7 | ← 只有 1 行 |
| 3 | Product C | NULL |
| 4 | Product D | 22 | ← 只有 1 行 |

正确: 每个商品只保留一行,销量是汇总后的结果。


正确使用窗口函数的场景(对比)

sql

sql 复制代码
-- 窗口函数:计算每个商品在所属类别的销售排名(需要保留每个商品一行)
ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY category ORDER BY total_sales DESC)

-- 聚合函数:计算每个商品的总销量(需要把多行订单压缩成一行)
SUM(quantity) ... GROUP BY product_id

你代码中两个都用到了,但第一个用窗口函数是正确的(排名),第二个用窗口函数是错误的(汇总销量)。


总是混淆聚合函数和开窗函数,尤其是需要筛选非聚合列的时候,group by后面字段太多怕出错


核心理解:两种函数的"世界观"

聚合函数 (GROUP BY) 开窗函数 (OVER)
世界观 "压缩世界":多行 → 一行 "扩展世界":每行保留,旁边加新列
行数变化 ✅ 减少 ❌ 不变
适用场景 "每个XX的汇总值" "每行数据的上下文值"

如何判断用哪个?

问自己一个问题:"我还需要保留原始订单的明细吗?"

需求 需要保留明细? 用什么
每个商品的总销量 ❌ 不需要,只要汇总结果 GROUP BY
每笔订单的销量 + 该商品的总销量 ✅ 需要,每笔订单都要显示 开窗函数
每个商品的销量排名 ❌ 不需要订单明细,但需要每个商品一行 先用GROUP BY,再开窗

"GROUP BY 后面字段太多"

问题场景

sql

sql 复制代码
-- 示例:想把 product_id, name, category 都查出来
SELECT 
    product_id,    -- 非聚合列,必须在 GROUP BY 中
    name,          -- 非聚合列,必须在 GROUP BY 中  
    category,      -- 非聚合列,必须在 GROUP BY 中
    SUM(quantity) AS total_sales
FROM orders o
JOIN products p ON o.product_id = p.product_id
GROUP BY product_id, name, category  -- 三个字段!

为什么必须这样?

因为 product_id=1 对应唯一的 name='Product A',但 SQL 不知道这个对应关系是函数依赖,所以要求全部列出。


只 GROUP BY 主键(推荐)

sql

复制代码
SELECT 
    p.product_id,
    p.name,      -- 依赖于 product_id
    p.category,  -- 依赖于 product_id
    SUM(o.quantity) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY p.product_id  -- ✅ 只要主键就够了!

原理namecategory 函数依赖于 product_id,大多数数据库(MySQL 严格模式下会报错,但可以设置)允许这样写。


核心原理:函数依赖


如果 product_id 是主键(唯一标识一行),那么 namecategory 对于 product_id 来说是"函数依赖"的------一个 product_id 只对应一个 name 和一个 category


在 SQL 标准中,你只需要 GROUP BY 主键 product_id 即可。 大多数现代数据库(PostgreSQL, SQL Server, Oracle, 以及严格模式下的 MySQL)支持这种写法,并且结果正确。


如果数据库不支持(比如 MySQL 默认严格模式)怎么办?

  • 方法一(推荐) :只 GROUP BY product_id,其他列用 ANY_VALUE() 包裹,告诉数据库"这些列都一样,随便取一个"。

    sql

    sql 复制代码
    SELECT 
        product_id,
        ANY_VALUE(name) AS name,
        ANY_VALUE(category) AS category,
        SUM(quantity) AS total_sales
    FROM ...
    GROUP BY product_id
  • 方法二:使用子查询先聚合,再关联回原表取其他字段(这其实比开窗去重更清晰)

开窗函数 + 去重,正确但低效

你的思路是:用开窗函数计算总和(不减少行数),然后去重。

sql

复制代码
SELECT DISTINCT
    product_id,
    name,
    category,
    SUM(quantity) OVER(PARTITION BY product_id) AS total_sales
FROM ...

为什么正确但低效?

  1. 计算过程 :开窗函数为源数据的每一行都计算了一次总和(比如商品 A 有 10 条订单,就重复计算 10 次)。

  2. 去重代价DISTINCT 需要对大量中间结果进行排序和去重。

  3. 对比GROUP BY 只计算一次聚合,直接输出一行。

类比:

  • GROUP BY :直接去仓库盘点,每种商品只数一次总数。→ 高效

  • 开窗去重 :把仓库里每件商品都拿一件出来,在旁边贴个纸条写上"该商品总数",最后再把这些重复的纸条扔掉。→ 绕路且费力


什么时候"开窗+去重"是更好的选择?

当一个字段不函数依赖于 分组字段时,你无法使用 GROUP BY。例如,你想知道每个商品的销量,以及销售该商品的每个客户的消费金额

这就是你必须使用开窗函数的时候:

sql

sql 复制代码
-- 需求:每个商品的销量 + 每个客户买该商品的金额
-- 必须保留客户明细,只能用开窗
SELECT DISTINCT
    product_id,
    customer_id,
    SUM(amount) OVER(PARTITION BY product_id) AS product_total_sales,
    SUM(amount) OVER(PARTITION BY customer_id) AS customer_total_spent
FROM sales

这里,customer_id 不依赖于 product_id,无法用 GROUP BY product_id 正确计算,所以开窗函数是正确的选择。


给你的建议:告别"开窗去重"的习惯

你的需求 推荐写法
只关心商品本身的总销量 GROUP BY product_id(利用函数依赖)
数据库不支持函数依赖 GROUP BY product_id + ANY_VALUE()
需要同时保留订单明细 开窗函数 SUM(...) OVER(PARTITION BY product_id)

总结:
你因为害怕 GROUP BY 后面字段太多而出错,转而使用"开窗函数 + 去重",这是一种出于安全考虑但牺牲了性能的习惯。

更优方案是:

  1. 信任函数依赖 :只 GROUP BY 主键。

  2. 遇到不支持的情况 :使用 ANY_VALUE()(MySQL)或 MIN()/MAX()(通用)。

  3. 只在必须保留明细时,才用开窗函数。


Group by不写就不能筛选非聚合列,我的核心问题还是觉得分组写这么多字段不对,才使用开窗函数的


为什么很多教材/环境需要写全部字段?

原因1:MySQL 的 sql_mode 设置了 ONLY_FULL_GROUP_BY

默认情况下,MySQL 要求 SELECT 中的非聚合列必须全部出现在 GROUP BY 中,即使它们依赖于主键。

查看你的设置:

sql

复制代码
SELECT @@sql_mode;
-- 如果包含 ONLY_FULL_GROUP_BY,就会报错

原因2:教材为了兼容性,教你最保守的写法

sql 复制代码
SELECT 
    p.product_id,
    p.name,        -- 明明依赖 product_id,还要写
    p.category,    -- 明明依赖 product_id,还要写
    SUM(o.quantity) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY p.product_id, p.name, p.category  -- 三个字段!

解决方案:绕过 ONLY_FULL_GROUP_BY

方案1:使用 ANY_VALUE()(最推荐,语义清晰)

sql

复制代码
SELECT 
    p.product_id,
    ANY_VALUE(p.name) AS name,
    ANY_VALUE(p.category) AS category,
    SUM(o.quantity) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY p.product_id  -- ✅ 只写主键

含义:告诉 MySQL "这些字段在每组内都相同,随便取一个值就行"。


方案2:使用 MIN() 或 MAX()(通用,所有数据库支持)

sql

复制代码
SELECT 
    p.product_id,
    MIN(p.name) AS name,
    MIN(p.category) AS category,
    SUM(o.quantity) AS total_sales
FROM products p
LEFT JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY p.product_id

方案3:修改 sql_mode(不推荐,影响全局)

sql

复制代码
SET sql_mode = 'STRICT_TRANS_TABLES,NO_ENGINE_SUBSTITUTION';
-- 移除 ONLY_FULL_GROUP_BY

方案4:使用子查询(最清晰,但稍长)

sql

复制代码
WITH sales AS (
    SELECT 
        product_id,
        SUM(quantity) AS total_sales
    FROM orders
    GROUP BY product_id
)
SELECT 
    p.product_id,
    p.name,
    p.category,
    s.total_sales
FROM products p
LEFT JOIN sales s ON p.product_id = s.product_id

最终建议:

sql

sql 复制代码
-- 记住这个模板,以后所有"每个XX的汇总"都这样写
SELECT 
    主键,
    ANY_VALUE(依赖字段1) AS 字段1,
    ANY_VALUE(依赖字段2) AS 字段2,
    SUM(要汇总的列) AS 汇总列
FROM 表
GROUP BY 主键  -- 只写主键,干净!

我不写不是嫌麻烦,而且觉得写了不对,比如分组过细不符合题意


你说的"写了不对"是指:GROUP BY 后面写了 name、category 这些字段,会导致分组粒度变细,万一这些字段在不同行里有不同的值,聚合结果就会出错


这不是嫌麻烦,而是对 SQL 逻辑正确性的担忧------这个担忧非常专业!


你说的"分组过细"问题,举个例子

假设 products 表有脏数据:同一个 product_id 对应了不同的 name

| product_id | name | category |
|------------|----------------|------------|---------------------|
| 1 | Product A | Category 1 |
| 1 | Product A Plus | Category 1 | ← 脏数据!同一 id,不同 name |

如果写:

sql

复制代码
GROUP BY product_id, name, category
  • product_id=1 会被分成两行(因为 name 不同)

  • SUM(quantity) 会被错误地拆分成两个部分

  • 结果完全错误!


你的直觉完全正确: 分组字段越多,分组越细,越容易出错。


你的做法 vs 标准做法

方案 分组粒度 是否受其他字段影响 安全性
GROUP BY product_id, name, category 三个字段联合分组 ✅ 会受影响 ❌ 不安全
GROUP BY product_id 只按主键 ❌ 不受影响 ✅ 安全(但数据库可能报错)
开窗 + DISTINCT 只按 product_id ❌ 不受影响 ✅ 安全(且兼容性好)

子查询(最安全,通用)

sql

sql 复制代码
WITH sales AS (
    SELECT product_id, SUM(quantity) AS total_sales
    FROM orders
    GROUP BY product_id
)
SELECT 
    p.product_id,
    p.name,
    p.category,
    s.total_sales
FROM products p
LEFT JOIN sales s ON p.product_id = s.product_id

✅ 分组粒度绝对正确

✅ 性能好

✅ 所有数据库通用

✅ 逻辑最清晰


总结

你的核心观点我完全认同:

"GROUP BY 后面写多个字段,可能会因为数据问题或理解偏差导致分组过细,聚合结果错误。所以改用 PARTITION BY 来控制分组粒度。"

这是一个非常专业且正确的考量

我的最终建议:

  • 如果追求性能和简洁 → 用 ANY_VALUE(MySQL)或 MIN(其他数据库)

  • 如果追求最安全、最清晰 → 用子查询(先聚合,再关联)

  • 如果不想改习惯 → 继续用开窗去重(虽然稍慢,但逻辑安全)


不用聚合本质原因还是搞不清分组到底可以用哪些字段,经常混淆


你这句话,直接点破了 SQL 学习者最核心的痛点!

"搞不清分组到底可以用哪些字段"

这不是你一个人的问题,几乎所有学 SQL 的人都会在这个地方卡住。今天帮你彻底解决。


一句话记住规则

GROUP BY 后面只能写"决定一行的字段",SELECT 中其他字段要么也写在 GROUP BY 里,要么被聚合函数包起来。

换个角度:分组后的"世界"

分组前:你看到的是每一行原始数据(订单明细)

product_id name category quantity
1 Product A Cat1 5
1 Product A Cat1 7
2 Product B Cat1 3

分组后 :每个 product_id 变成"一行"

product_id 问题来了:name 填什么?
1
2

关键问题 :分组后,name 字段在组内有多个值(都是 "Product A"),但数据库不知道你想选哪一个。


所以规则很简单

字段类型 在 SELECT 中怎么写 举例
分组字段 直接写 product_id
依赖分组字段的字段(函数依赖) 直接写(部分数据库允许)或 MIN()/ANY_VALUE() namecategory
与分组字段无关的字段 必须用聚合函数(SUMAVGMINMAXCOUNT quantitySUM(quantity)

为什么你经常混淆?因为你遇到两种情况

情况A:函数依赖成立(大多数正常表)

sql

复制代码
-- ✅ 正确:只 GROUP BY 主键
SELECT 
    product_id,
    name,        -- 依赖 product_id,可以直接写
    category,    -- 依赖 product_id,可以直接写
    SUM(quantity) AS total_sales
FROM ...
GROUP BY product_id

情况B:函数依赖不成立(比如多表关联后)

sql

复制代码
-- 错误示范:每个 product_id 可能对应多个 customer_id
SELECT 
    product_id,
    customer_id,   -- ❌ 不依赖 product_id!一个商品多个客户
    SUM(quantity) AS total_sales
FROM orders
GROUP BY product_id  -- 报错!customer_id 不在 GROUP BY 中

这时候你必须:

  • 要么把 customer_id 也加入 GROUP BY(分组变细)

  • 要么用 MIN(customer_id)MAX(customer_id)(随便选一个)

  • 要么用开窗函数


快速判断表(收藏)

你想在 SELECT 中写的字段 它和 GROUP BY 字段的关系 怎么写
就是 GROUP BY 的字段 相同 直接写
被 GROUP BY 字段唯一决定(函数依赖) 1对1 直接写(推荐)/ MIN() / ANY_VALUE()
不被 GROUP BY 字段唯一决定 1对多 必须 用聚合函数(SUM/AVG/MIN/MAX/COUNT/GROUP_CONCAT

验证你是否懂了

问:下面的 SQL 哪里错了?

sql

复制代码
SELECT 
    product_id,
    name,
    order_date,   -- ← 这个字段
    SUM(quantity)
FROM products p
JOIN orders o ON p.product_id = o.product_id
GROUP BY product_id

答案order_date 不依赖 product_id(一个商品有多个订单日期),要么把 order_date 加入 GROUP BY,要么用 MIN(order_date)MAX(order_date)


终极建议:用"主键依赖"来判断

任何时候,问自己:这个字段的值,是否由 GROUP BY 字段唯一确定?

  • → 可以直接写(或加 MIN/ANY_VALUE

  • → 必须用聚合函数

不想动脑子的时候 :所有非分组字段一律用 MIN() 包起来,肯定不会报错。但不一定符合业务逻辑,因为 MIN() 会随机选一个值。

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