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PostgreSQL 11 新特性之窗口函数（window function）增强
作者: 不剪发的Tony老师
毕业于北京航空航天大学，十多年数据库管理与开发经验，目前在一家全球性的金融公司从事数据库架构设计。CSDN学院签约讲师以及GitChat专栏作者。csdn上的博客收藏于以下地址：https://tonydong.blog.csdn.net
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PostgreSQL 11 针对窗口函数（window function）进行了增强，添加了 SQL:2011 标准中的所有窗口范围（window frame）子句选项。具体来说，新增了以下功能：
允许在RANGE窗口模式中使用off_set PRECEDING/FOLLOWING限定窗口范围
支持GROUPS窗口模式，使用基于组的方式限定窗口范围
支持窗口范围子句的排除选项，用于排除窗口内的某些数据行
首先，对于RANGE窗口模式，增加了off_set PRECEDING/FOLLOWING子句，现在可以支持所有的选项：
RANGE frame_start
RANGE BETWEEN frame_start AND frame_end
其中，frame_start 和 frame_end 可以是以下选项之一：
UNBOUNDED PRECEDING
off_set PRECEDING
CURRENT ROW
off_set FOLLOWING
UNBOUNDED FOLLOWING
创建一个测试表：
CREATE TABLE test
(
id SERIAL PRIMARY KEY,
val INT4,
logtime TIMESTAMP
);
INSERT INTO test(val, logtime)
VALUES
(1, '2019-01-15 08:08:17'),
(1, '2019-01-15 08:14:30'),
(3, '2019-01-15 08:36:00'),
(6, '2019-01-15 09:20:56'),
(6, '2019-01-15 10:15:41');
以下示例比较了ROWS模式和RANGE模式的区别：
SELECT id, val, logtime,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) as sum_rows,
sum(val) OVER (ORDER BY val RANGE BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) as sum_range,
sum(val) OVER (ORDER BY logtime RANGE BETWEEN INTERVAL '10 minute' PRECEDING AND '10 minute' FOLLOWING) as sum_range_time
FROM test;
id | val | logtime | sum_rows | sum_range | sum_range_time
----+-----+---------------------+----------+-----------+----------------
1 | 1 | 2019-01-15 08:08:17 | 2 | 2 | 2
2 | 1 | 2019-01-15 08:14:30 | 5 | 2 | 2
3 | 3 | 2019-01-15 08:36:00 | 10 | 3 | 3
4 | 6 | 2019-01-15 09:20:56 | 15 | 12 | 6
5 | 6 | 2019-01-15 10:15:41 | 12 | 12 | 6
(5 rows)
其中，
sum_rows 列计算按照字段 val 排序后，每一行以及前后各一行的合计值；
sum_range 列计算按照字段 val 排序后，每一行以及前后和它的值相差小于等于 1 的那些行的合计值；
sum_range_time 列计算按照字段 logtime 排序后，每一行以及前后和它的值相差小于等于 10 分钟的那些行的合计值。
其次，PostgreSQL 11 增加了GROUPS窗口模式。
GROUPS frame_start
GROUPS BETWEEN frame_start AND frame_end
其中，frame_start 和 frame_end 可以是以下选项之一：
UNBOUNDED PRECEDING
off_set PRECEDING
CURRENT ROW
off_set FOLLOWING
UNBOUNDED FOLLOWING
对于GROUPS窗口模式，计算窗口范围时使用组（由ORDER BY决定）为单位，而不是以行ROWS模式）或者值RANGE模式）为单位。
基于上面的示例，增加GROUPS模式：
SELECT id, val, logtime,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) as sum_rows,
sum(val) OVER (ORDER BY val RANGE BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) as sum_range,
sum(val) OVER (ORDER BY val GROUPS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING) as sum_groups
FROM test;
id | val | logtime | sum_rows | sum_range | sum_groups
----+-----+---------------------+----------+-----------+------------
1 | 1 | 2019-01-15 08:08:17 | 2 | 2 | 5
2 | 1 | 2019-01-15 08:14:30 | 5 | 2 | 5
3 | 3 | 2019-01-15 08:36:00 | 10 | 3 | 17
4 | 6 | 2019-01-15 09:20:56 | 15 | 12 | 15
5 | 6 | 2019-01-15 10:15:41 | 12 | 12 | 15
(5 rows)
其中，sum_groups 计算按照字段 val 排序后，每一行所在的组以及前后各一个组中所有行的合计值。
ORDER BY val决定了组，示例中存在 3 个组（1、3、6）。对于第一行数据，它所在的组有两个 val 值（1 和 1），1 PRECEDING组不存在，1 FOLLOWING组有一个值（3），合计为 5（1+1+3）。
最后，PostgreSQL 11 支持窗口范围子句的排除选项 frame_exclusion，用于排除窗口内的某些数据：
{ RANGE | ROWS | GROUPS } frame_start [ frame_exclusion ]
{ RANGE | ROWS | GROUPS } BETWEEN frame_start AND frame_end [ frame_exclusion ]
其中，frame_start 和 frame_end 可以是以下选项之一：
UNBOUNDED PRECEDING
off_set PRECEDING
CURRENT ROW
off_set FOLLOWING
UNBOUNDED FOLLOWING
frame_exclusion 可以是以下选项之一：
EXCLUDE CURRENT ROW
EXCLUDE GROUP
EXCLUDE TIES
EXCLUDE NO OTHERS
它们的作用分别为：
EXCLUDE CURRENT ROW排除当前行
EXCLUDE GROUP排除当前行所在的组，也就是和当前行排序相同的行
EXCLUDE TIES排除当前行所在组中的其他行，但是不排除当前行
EXCLUDE NO OTHERS不排除任何行，默认值
以下示例演示了这些选项的效果：
SELECT id, val, logtime,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING EXCLUDE NO OTHERS) as sum_rows,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING EXCLUDE CURRENT ROW) as exclude_current_row,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING EXCLUDE GROUP) as exclude_group,
sum(val) OVER (ORDER BY val ROWS BETWEEN 1 PRECEDING AND 1 FOLLOWING EXCLUDE TIES) as exclude_ties
FROM test;
id | val | logtime | sum_rows | exclude_current_row | exclude_group | exclude_ties
----+-----+---------------------+----------+---------------------+---------------+--------------
1 | 1 | 2019-01-15 08:08:17 | 2 | 1 | | 1
2 | 1 | 2019-01-15 08:14:30 | 5 | 4 | 3 | 4
3 | 3 | 2019-01-15 08:36:00 | 10 | 7 | 7 | 10
4 | 6 | 2019-01-15 09:20:56 | 15 | 9 | 3 | 9
5 | 6 | 2019-01-15 10:15:41 | 12 | 6 | | 6
(5 rows)
至此，PostgreSQL 11 支持 SQL:2011 标准中定义的所有窗口范围子句选项。
官方文档：
https://www.postgresql.org/docs/11/tutorial-window.html
https://www.postgresql.org/docs/11/sql-expressions.html#SYNTAX-WINDOW-FUNCTIONS
https://www.postgresql.org/docs/11/queries-table-expressions.html#QUERIES-WINDOW
https://www.postgresql.org/docs/11/functions-window.html
https://www.postgresql.org/docs/11/sql-select.html#SQL-WINDOW
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