如何在SQL中实现递归查询

在SQL中实现递归查询的主要方法包括使用公用表表达式（Common Table Expressions，即CTE）和递归表连接。 这两种技术允许我们从层级数据结构中检索信息、生成序列、创建复杂的数据报告等。特别是CTE提供了一种更为简洁和易于理解的方式来编写递归查询，它通过WITH关键字定义一个临时的结果集，然后在该临时结果集上进行递归调用。我们将详细探讨如何使用CTE来实现递归查询，并通过示例加深理解。

一、定义公用表表达式（CTE）

递归查询通常开始于定义一个公用表表达式。公用表表达式是一个临时的结果集，它在执行SQL查询的执行期间是存在的。定义CTE的基本语法如下：

WITH RecursiveCTE AS (
    -- Anchor member (初始化查询，非递归部分)
    SELECT ... 
    FROM ...
    UNION ALL
    -- Recursive member (递归执行部分)
    SELECT ...
    FROM ... JOIN RecursiveCTE ON ...
    WHERE ...
)
SELECT * FROM RecursiveCTE;

这里，RecursiveCTE是公用表表达式的名称。在这个CTE中，我们首先定义一个基础查询，称为锚点成员（Anchor member）。这个查询负责生成初始数据集。接着使用UNION ALL与递归成员（Recursive member）联合起来，后者通过与自身的联接实现递归查询。

二、写作锚点成员

锚点成员是递归查询的起点。它定义了递归操作的初始数据集，相当于递归算法中的基准情形（base case）。锚点成员通常是简单的SELECT语句，选取非递归数据作为递归操作的起始点。

WITH RecursiveCTE AS (
    SELECT Id, ParentId, Name
    FROM Categories
    WHERE ParentId IS NULL -- 基础案例选取没有父级的初始数据
    UNION ALL
    ...
)
...

在这个例子中，我们可能在一个具有层级结构的Categories表中进行操作，选择ParentId为NULL的顶层分类作为递归的起点。

三、定义递归成员

递归成员负责定义递归逻辑本身。它通常涉及到一个自身联接（SELF JOIN），即CTE与自身的联接，以此来实现数据的递归检索。

WITH RecursiveCTE AS (
    ...
    UNION ALL
    SELECT c.Id, c.ParentId, c.Name
    FROM Categories c
    JOIN RecursiveCTE rcte ON c.ParentId = rcte.Id -- 自身联接实现递归
    ...
)
...

递归成员使用来自CTE本身的先前计算结果进行联接，并且通常在WHERE子句中包含一个条件语句来确保递归在合适的时候停止。

四、控制递归层数

在递归查询中，非常重要的一点是要控制递归的深度，以防止无限递归导致查询无法完成。这可以通过在递归成员的WHERE子句中添加适当的条件来实现。此外，大多数SQL数据库管理系统也都提供了限制递归层数的机制。

WITH RecursiveCTE AS (
    ...
    UNION ALL
    SELECT c.Id, c.ParentId, c.Name
    FROM Categories c
    JOIN RecursiveCTE rcte ON c.ParentId = rcte.Id
    WHERE rcte.Level < @MaxRecursionLevel -- 控制递归层次
    ...
)
...

在上述语句中，@MaxRecursionLevel是一个变量或常量，用以控制递归的最大深度。

五、运用递归CTE

设定好递归查询的公用表表达式后，就可以在主查询中调用它来完成数据检索的工作。这整个查询将递归地执行，直到没有更多的记录可以添加到CTE或达到指定的递归深度限制为止。

WITH RecursiveCTE AS (
    ...
)
SELECT * FROM RecursiveCTE;

使用上述结构，你可以轻松地实现对树状结构数据的导航，生成序列，或者处理需要迭代逻辑的复杂查询任务。

六、递归查询示例

让我们通过一个具体的例子来解释如何在SQL中实现递归查询：假设有一个员工表Employees，其中包含员工ID、名字和直接上级的ID。我们的目标是为每位员工找出其所有上级管理者。

WITH RecursiveCTE (EmployeeId, ManagerId, Level) AS (
    SELECT EmployeeId, ManagerId, 0 AS Level
    FROM Employees
    WHERE ManagerId IS NULL -- 最上层的管理者没有上级
    UNION ALL
    SELECT e.EmployeeId, e.ManagerId, Level + 1
    FROM Employees e
    JOIN RecursiveCTE rcte ON e.ManagerId = rcte.EmployeeId
)
SELECT EmployeeId, ManagerId, Level FROM RecursiveCTE
ORDER BY Level, EmployeeId;