MySQL数据库查询中的窗口函数：高级分析和数据处理技巧

# 1. 窗口函数简介**

窗口函数是一种强大的SQL函数，用于在数据子集（称为窗口）内执行计算。窗口通常由PARTITION BY和ORDER BY子句定义，它们指定如何对数据进行分组和排序。

窗口函数允许我们在一个窗口内对数据进行聚合、排序和分析，而无需使用子查询或临时表。这使得它们非常适合处理需要在数据子集上进行计算的查询，例如计算移动平均值、查找排名或识别趋势。

# 2. 窗口函数的类型和用法

窗口函数是一种强大的 SQL 函数，允许用户在数据集的一个子集（称为窗口）上执行聚合或其他计算。窗口函数可以分为三类：分区窗口函数、排序窗口函数和聚合窗口函数。

### 2.1 分区窗口函数

分区窗口函数根据指定的列将数据集划分为不同的组，然后在每个组内执行计算。最常用的分区窗口函数是 `PARTITION BY` 子句。

#### 2.1.1 PARTITION BY 子句

`PARTITION BY` 子句指定用于划分数据集的列。例如，以下查询使用 `PARTITION BY` 子句将数据集划分为按 `department` 列分组的不同组：

SELECT department, SUM(salary)
FROM employees
GROUP BY department;

#### 2.1.2 ORDER BY 子句

`ORDER BY` 子句指定用于对每个组内的行进行排序的列。例如，以下查询使用 `ORDER BY` 子句对每个部门内的员工按工资降序排序：

SELECT department, SUM(salary)
FROM employees
GROUP BY department
ORDER BY salary DESC;

### 2.2 排序窗口函数

排序窗口函数根据指定的列对数据集中的行进行排序，然后在每个排序的行上执行计算。最常用的排序窗口函数是 `ROWS` 和 `RANGE` 子句。

#### 2.2.1 ROWS 子句

`ROWS` 子句指定用于对行进行排序的列，并指定要包括在窗口中的行数。例如，以下查询使用 `ROWS` 子句查找每个部门中工资最高的 3 名员工：

SELECT department, employee_name, salary
FROM employees
ORDER BY department, salary DESC
LIMIT 3 ROWS PER PARTITION;

#### 2.2.2 RANGE 子句

`RANGE` 子句指定用于对行进行排序的列，并指定要包括在窗口中的行的范围。例如，以下查询使用 `RANGE` 子句查找每个部门中工资最高的 10% 的员工：

SELECT department, employee_name, salary
FROM employees
ORDER BY department, salary DESC
LIMIT 10 PERCENT ROWS PER PARTITION;

### 2.3 聚合窗口函数

聚合窗口函数对窗口中的行执行聚合计算，例如求和、求平均值或求计数。最常用的聚合窗口函数是 `SUM()`, `AVG()`, `COUNT()` 和 `MAX()` 函数。

#### 2.3.1 SUM() 函数

`SUM()` 函数计算窗口中指定列的值的总和。例如，以下查询使用 `SUM()` 函数计算每个部门的总工资：

SELECT department, SUM(salary)
FROM employees
GROUP BY department;

#### 2.3.2 AVG() 函数

`AVG()` 函数计算窗口中指定列的值的平均值。例如，以下查询使用 `AVG()` 函数计算每个部门的平均工资：

SELECT department, AVG(salary)
FROM employees
GROUP BY department;

# 3.1 计算移动平均值

移动平均值是一种用于平滑数据并识别趋势的统计技术。它通过计算一定时间范围内的平均值来实现。在 MySQL 中，可以使用窗口函数来计算移动平均值。

#### 使用 `AVG()` 函数

最简单的方法是使用 `AVG()` 函数。它计算指定列在指定时间范围内的平均值。语法如下：

AVG(column_name) OVER (PARTITION BY partition_column ORDER BY order_column ROWS BETWEEN start_row_offset AND end_row_offset)

其中：

* `partition_column` 是用于分区数据的列。
* `order_column` 是用于对数据进行排序的列。
* `start_row_offset` 是从当前行开始计算移动平均值的行的偏移量。
* `end_row_offset` 是从当前行结束计算移动平均值的行的偏移量。

#### 示例

假设我们有一张包含销售数据的表 `sales`，其中包含 `date`、`product` 和 `sales_amount` 列。要计算过去 3 天的移动平均销售额，我们可以使用以下查询：

SELECT date,
       product,
       AVG(sales_amount) OVER (PARTITION BY product ORDER BY date ROWS BETWEEN 2 PRECEDING AND CURRENT ROW) AS moving_average
FROM sales;

**代码逻辑分析：**

* `PARTITION BY product` 将数据按产品进行分区，以便为每个产品计算单独的移动平均值。
* `ORDER BY date` 将数据按日期排序，以便按时间顺序计算移动平均值。
* `ROWS BETWE