树结构查询

树结构查询

ORACLE是一个关系数据库管理系统,它用表的形式组织数据,在某些表中的数据还呈现出树型结构的联系。例如，我们现在讨论雇员信息表EMP，其中含有雇员编号（EMPNO）和经理（MGR）两例，通过这两列反映出来的就是雇员之间领导和被领导的关系。有些雇员领导另一些雇员，有些雇员被领导，还有些雇员领导一些人又被别人领导，他们之间的这种关系就是一种树结构，图1.1表示了EMP表雇员间的这种树结构。

 

KING

EMPNO=7839

MGR IS NULL

 

 

 

          

    MGR=7839                                       MGR=7839                  MGR=7839

     EMPNO=7566                                     EMPNO=9698               EMPNO=7782

JONES                                                      BLAKE                                         CLARK

 

MGR=7566   MGR=7566             MGR=7698   MGR=7698    MGR=7698    MGR=7698    MGR=7698      MGR=7782

SCOTT                 FORD       ALLEN      WARD      MARTIN      TURNER      JAMES         MILLER

   EMPNO=7788 EMPNO=7902      EMPNO=7499 EMPNO=7521 EMPNO=9654   EMPNO=7844   EMPNO=7900     EMPNO=7934

    MGR=7788   MGR=7902

ADAMS                SMITH

EMPNO=7876        EMPNO=7369

图1.1     EMP表树结构图

 

   在这个树结构中，如果一个节点有直接的下属节点（如图中的JONES 有碍SCOTT 和FORD），那么称该节点是下属节点的父节点，下属节点为该节点的子节点。通过雇员的EMPNO和MGR可以看出他们之间的父子节点关系，父节点的EMPNO与子节点的MGR相同。在树结构中，有且仅有一个节点无父节点，如图中的KING，该节点被称为根节点。从图上的标记可以看出，只有KING的MGR为空值。除根节点外，任何节点只有一个父节点，有一个，多个或没有子节点。

早扫描树结构表时，需要依此访问树结构的每个节点，一个节点只能访问一次，其访问的步骤如下：

第一步：从根节点开始；

第二步：访问该节点；

第三步：判断该节点有无未被访问的子节点，若有，则转向它最左侧的未被访问的子节，并执行第二步，否则执行第四步；

第四步：若该节点为根节点，则访问完毕，否则执行第五步；

第五步：返回到该节点的父节点，并执行第三步骤。

总之：扫描整个树结构的过程也即是中序遍历树的过程。

1．树结构的描述

树结构的数据存放在表中，数据之间的层次关系即父子关系，通过表中的列与列间的关系来描述，如EMP表中的EMPNO和MGR。EMPNO表示该雇员的编号，MGR表示领导该雇员的人的编号，即子节点的MGR值等于父节点的EMPNO值。在表的每一行中都有一个表示父节点的MGR（除根节点外），通过每个节点的父节点，就可以确定整个树结构。

在SELECT命令中使用CONNECT BY 和蔼START WITH 子句可以查询表中的树型结构关系。其命令格式如下：

SELECT 。。。

CONNECT BY {PRIOR 列名1=列名2|列名1=PRIOR 裂名2}

[START WITH]；

其中：CONNECT BY子句说明每行数据将是按层次顺序检索，并规定将表中的数据连入树型结构的关系中。PRIORY运算符必须放置在连接关系的两列中某一个的前面。对于节点间的父子关系，PRIOR运算符在一侧表示父节点，在另一侧表示子节点，从而确定查找树结构是的顺序是自顶向下还是自底向上。在连接关系中，除了可以使用列名外，还允许使用列表达式。START WITH 子句为可选项，用来标识哪个节点作为查找树型结构的根节点。若该子句被省略，则表示所有满足查询条件的行作为根节点。

例1 以树结构方式显示EMP表的数据。

SQL> SELECT EMPNO,ENAME,MGR

      FROM EMP

      CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

      START WITH ENAME=’KING’;

EMPNO        ENAME        MGR

7839                           KING          

7566             JONES         7839

7788             SCOTT         7566

7876             ADAMS        7788

7902             FORD           7566

7369             SMITH         7902

7698             BLAKE         7839

7499             ALLEN         7698

7521             WARD          7698

7654             MARTIN      7698

7844             TURNER      7698

7900             JAMES         7698

7782             CLARK         7839

7934             MILLER       7782

14 rows selected.

2．关于PRIOR

运算符PRIOR被放置于等号前后的位置，决定着查询时的检索顺序。

PRIOR被置于CONNECT BY子句中等号的前面时，则强制从根节点到叶节点的顺序检索，即由父节点向子节点方向通过树结构，我们称之为自顶向下的方式。如：

CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

PIROR运算符被置于CONNECT BY 子句中等号的后面时，则强制从叶节点到根节点的顺序检索，即由子节点向父节点方向通过树结构，我们称之为自底向上的方式。例如：

CONNECT BY EMPNO=PRIOR MGR

 在这种方式中也应指定一个开始的节点。

例2 从SMITH节点开始自底向上查找EMP的树结构。

SQL>SELECT EMPNO,ENAME,MGR

     FROM EMP

     CONNECT BY EMPNO=PRIOR MGR

          START WITH ENAME=’SMITH’;

         

        EMPNO        ENAME        MGR

         —————————————————————————

        7369             SMITH         7902

        7902             FORD           7566

        7566             JONES         7839

7839                           KING

         4 rows selected.

在这种自底向上的查找过程中，只有树中的一枝被显示，这是因为，在树结构中每一个节点只允许有一个父节点，其查找过程是从开始节点起，找到其父节点，再由其父节点向上，找父节点的父节点。这样一直找到根节点为止，结果就是树中一枝的数据。

备注：例2的另外一种写法

SELECT EMPNO,ENAME,MGR

FROM EMP

CONNECT BY PRIOR MGR=EMPNO

START WITH ENAME=' SMITH ';

 

3．定义查找起始节点

       在自顶向下查询树结构时，不但可以从根节点开始，还可以定义任何节点为起始节点，以此开始向下查找。这样查找的结果就是以该节点为开始的结构树的一枝。

例3 查找JONES直接或间接领导的所有雇员信息。

       SQL＞SELECT EMPNO,ENAME,MGR   

             FROM EMP

             CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

             START WITH ENAME=‘JONES’;

             

 

             EMPNO        ENAME        MGR

              ——————————————————————————

              7566             JONES         7839     

              7788             SCOTT         7566

              7876             ADAMS        7788

              7902             FORD           7566

              7369             SMITH         7902

       5 rows selected.

       START WITH 不但可以指定一个根节点，还可以指定多个根节点。

       例4 查找由FORD和BLAKE 领导的所有雇员的信息。

            SQL>SELECT EMPNO,ENAME,MGR

               FROM EMP

                  CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

                START WITH ENAME IN (’FORD’,’BLAKE’)；

              EMPNO        ENAME        MGR

              ——————————————————————————

              7698             BLAKE         7839

              7499             ALLEN         7698

              7521             WARD          7698

              7654             MARTIN      7698

7844                           TURNER      7698

              7900             JAMES         7698

              7902             FORD           7566

              7369             SMITH         7902

       8 rows selected.

       在自底向上查询树结构时,也要指定一个开始节点，以此开始向上查找其父节点，直至找到根节点，其结果将是结构树中的一枝数据。

4．使用LEVEL

       在具有树结构的表中，每一行数据都是树结构中的一个节点，由于节点所处的层次位置不同，所以每行记录都可以有一个层号。层号根据节点与根节点的距离确定。不论从哪个节点开始，该起始根节点的层号始终为1，根节点的子节点为2， 依此类推。图1.2就表示了树结构的层次。                                                          

 

 

 

                                                                           层号

KING                                     1

 

JONES                                  BLAKE                                CLARK  2

                                                                       MILLER 3

SCOTT  FORD       ALLEN     WARD   MARTIN       TURNER         JAMES

ADAMS  SMITH                                                                           4

图案1.2 EMP表树结构层次图

 

       在查询中，可以使用伪列LEVEL显示每行数据的有关层次。LEVEL将返回树型结构中当前节点的层次，我们可以使用LEVEL来控制对树型结构进行遍历的深度。

       例5显示EMP表中的各行数据及层号。

          SQL>SELECT LEVEL,EMPNO,MGR

              FROM EMP

              CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

              START WITH ENAME=‘KING’；

LEVEL         EMPNO        ENAME        MGR

1            7839             KING          

2            7566             JONES         7839

3            7788             SCOTT         7566

4            7876             ADAMS        7788

3            7902             FORD           7566

4            7369             SMITH         7902

2            7698             BLAKE         7839

3            7499             ALLEN         7698

3            7521             WARD          7698

3            7654             MARTIN      7698

3            7844             TURNER      7698

3            7900             JAMES         7698

2            7782             CLARK         7839

3            7934             MILLER       7782

14 rows selected.

伪列LEVEL为数值型，可以在SELECT 命令中用语各种计算机。

例6 使用LEVEL改变查询结果的显示形式。

SQL>COLUMN EMPLOYEE FORMAT A20

SQL> SELECT EMPNO,RPAD(‘ ‘,LEVEL*3) ||ENAME EMPLOYEE,MGR

      FROM EMP

      CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

      START WITH ENAME=’KING’;

EMPNO        EMPLOYEE               MGR

7840                           KING          

7566                JONES                  7839

7788                   SCOTT                    7566

7876                      ADAMS             7788

7902                   FORD                     7566

7369                      SMITH                     7902

7698                BLAKE                 7839

7499                   ALLEN                   7698

7521                   WARD                     7698

7654                   MARTIN                 7698

7844                   TURNER                7698

7900                   JAMES                   7698

7782                CLARK                 7839

7934                   MILLER                 7782

14 rows selected.

在SELECT使用了函数RPAD，该函数表示以LEVEL*3个空格进行填充，由于不同行处于不同的节点位置，具有不同的LEVEL值，因此填充的空格数将根据各自的层号确定，空格再与雇员名字拼接，结果显示出这种层次关系，也就是说其雇员名字右侧填充的空格数与它的层数有关。

5．节点和分支的裁剪

在对树结构进行查询时，可以去掉表中的某些行，也可以剪掉树中的一个分支，使用WHERE子句来限定树型结构中的单个节点，以去掉树中的单个节点，但它却不影响其后代节点（自顶向下检索时）或前辈节点（自底向顶检索时）。

SQL>COLUMN EMPLOYEE FORMAT A20

SQL> SELECT EMPNO,RPAD(‘ ‘,LEVEL*3) ||ENAME EMPLOYEE,MGR

          FROM EMP

          WHERE ENAME!=’SCOTT’

            CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

          START WITH ENAME=’KING’;

 

 

EMPNO        EMPLOYEE               MGR

7841                           KING          

7566                JONES                  7839

7876                      ADAMS             7788

7902                   FORD                     7566

7369                      SMITH                     7902

7698                BLAKE                 7839

7499                   ALLEN                   7698

7521                   WARD                     7698

7654                   MARTIN                 7698

7844                   TURNER                7698

7900                   JAMES                   7698

7782                CLARK                 7839

7934                   MILLER                 7782

13 rows selected.

在这个查询中，仅剪去了树中单个节点SCOTT。若希望剪去树结构中的某个分支，则要用CONNECT BY 子句。CONNECT BY 子句是限定树型结构中的整个分支，既要剪除分支上的单个节点，也要剪除其后代节点（自顶向下检索时）或前辈节点（自底向顶检索时）。

例8．显示KING领导下的全体雇员信息，除去SCOTT领导的一支。

SQL> SELECT EMPNO,RPAD(‘ ‘,LEVEL*3) ||ENAME EMPLOYEE,MGR

          FROM EMP

          CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

          AND ENAME!=’SCOTT’

          START WITH ENAME=’KING’;

EMPNO        EMPLOYEE               MGR

7842                           KING          

7566                JONES                  7839

7902                   FORD                     7566

7369                      SMITH                     7902

7698                BLAKE                 7839

7499                   ALLEN                   7698

7521                   WARD                     7698

7654                   MARTIN                 7698

7844                   TURNER                7698

7900                   JAMES                   7698

7782                CLARK                 7839

7934                  MILLER                 7782

12 rows selected.

这个查询结果就与例7不同，除了剪去单个节点SCOTT外，还将SCOTT的子节点ADAMS剪掉，即把SCOTT这个分支剪掉了。

当然WHERE子句可以和CONNECT BY子句联合使用，这样能够同时剪掉单个节点和树中的某个分支。

例9．显示KING领导全体雇员信息，除去雇员SCOTT，以及BLAKE领导的一支。

SQL>COLUMN EMPLOYEE FORMAT A20

SQL> SELECT EMPNO,RPAD(‘ ‘,LEVEL*3) ||ENAME EMPLOYEE,MGR

          FROM EMP

          WHERE ENAME!=’SCOTT’

            CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

          AND ENAME!=’BLAKE’

          START WITH ENAME=’KING’;

EMPNO        EMPLOYEE               MGR

7843                           KING          

7566                JONES                  7839

7876                      ADAMS             7788

7902                   FORD                     7566

7369                      SMITH                     7902

7782                CLARK                 7839

7934                   MILLER                 7782

7 rows selected.

6．排序显示

象在其它查询中一样，在树结构查询中也可以使用ORDER BY 子句，改变查询结果的显示顺序，而不必按照遍历树结构的顺序。

例10      以EMPNO的顺序显示树结构EMP 中的数据。

SQL> SELECT EMPNO,ENAME,MGR

      FROM EMP

      CONNECT BY PRIOR EMPNO=MGR

              START WITH ENAME=’KING’;

              ORDER BY EMPNO；

 

 

 

 

EMPNO        ENAME        MGR

7369             SMITH         7902

7499             ALLEN         7698

7521             WARD          7698

7566             JONES         7839

7654             MARTIN      7698

7698             BLAKE         7839

7782             CLARK         7839

7788             SCOTT         7566

7839                           KING

7844             TURNER      7698

7876             ADAMS        7788

7900             JAMES         7698

7902             FORD           7566

7934             MILLER       7782

14 rows selected.

在使用SELECT 语句来报告树结构报表时应当注意，CONNECT BY子句不能作用于出现在WHERE子句中的表连接。如果需要进行连接，可以先用树结构建立一个视图，再将这个视图与其他表连接，以完成所需要的查询。