SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

取值窗口函数可以用于返回窗口内指定位置的数据行。常见的取值窗口函数如下：

LAG函数可以返回窗口内当前行之前的第N行数据。LEAD函数可以返回窗口内当前行之后的第N行数据。FIRST_VALUE函数可以返回窗口内第一行数据。LAST_VALUE函数可以返回窗口内最后一行数据。NTH_VALUE函数可以返回窗口内第N行数据。

其中，LAG函数和LEAD函数不支持动态的窗口大小，它们以整个分区作为分析的窗口。

案例分析

案例使用的示例表

下面的查询中会用到一张表，sales_monthly表中存储了商品销量信息，product表示产品名称，ym表示年月，amount表示销售金额（元）。

以下是该表中的部分数据：

SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

这个表的初始化脚本可以在文章底部获取。

1.环比分析

环比增长指的是本期数据与上期数据相比的增长，例如，产品2019年6月的销售额与2019年5月的销售额相比增加的部分。

以下语句统计了各种产品每个月的环比增长率：

SELECT s.product AS "产品", s.ym AS "年月", s.amount AS "销售额",
 ( 
    (s.amount - LAG(s.amount,1) OVER (PARTITION BY product ORDER BY s.ym))/
    LAG(s.amount,1) OVER (PARTITION BY product ORDER BY s.ym)
 ) * 100 AS "环比增长率(%)"
FROM sales_monthly s
ORDER BY s.product,s.ym

其中，LAG（amount，1）表示获取上一期的销售额，PARTITION BY选项表示按照产品分区，ORDER BY选项表示按照月份进行排序。

当前月份的销售额amount减去上一期的销售额，再除以上一期的销售额，就是环比增长率。

该查询返回的结果如下：

SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

2018年1月是第一期，因此其环比增长率为空。

“桔子”2018年2月的环比增长率约为0.2856%（（10183-10154）/10154×100），依此类推。

2.同比分析

同比增长指的是本期数据与上一年度或历史同期相比的增长，例如，产品2019年6月的销售额与2018年6月的销售额相比增加的部分。

以下语句统计了各种产品每个月的同比增长率：

SELECT s.product AS "产品", s.ym AS "年月", s.amount AS "销售额",
 ( 
    (s.amount - LAG(s.amount,12) OVER (PARTITION BY product ORDER BY s.ym))/
    LAG(s.amount,12) OVER (PARTITION BY product ORDER BY s.ym)
 ) * 100 AS "同比增长率(%)"
FROM sales_monthly s
ORDER BY s.product,s.ym

其中，LAG（amount，12）表示当前月份之前第12期的销售额，也就是去年同月份的销售额。

PARTITION BY选项表示按照产品分区，ORDER BY选项表示按照月份进行排序。

当前月份的销售额amount减去去年同期的销售额，再除以去年同期的销售额，就是同比增长率。

该查询返回的结果如下：

SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

2018年的12期数据都没有对应的同比增长率，“桔子”2019年1月的同比增长率约为9.3067%（（11099-10154）/10154×100），依此类推。

提示：LEAD函数与LAG函数的使用方法类似，不过它的返回结果是当前行之后的第N行数据。

3.复合增长率

复合增长率是第N期的数据除以第一期的基准数据，然后开N-1次方再减去1得到的结果。

假如2018年的产品销售额为10000，2019年的产品销售额为12500，2020年的产品销售额为15000。那么这两年的复合增长率的计算方式如下：

以年度为单位计算的复合增长率被称为年均复合增长率，以月度为单位计算的复合增长率被称为月均复合增长率。

以下查询统计了自2018年1月以来不同产品的月均销售额复合增长率：

WITH s (product,ym,amount,first_amount,num) AS (
  SELECT m.product, m.ym, m.amount,
  FIRST_VALUE(m.amount) OVER (PARTITION BY m.product ORDER BY m.ym),
  ROW_NUMBER() OVER (PARTITION BY m.product ORDER BY m.ym)
  FROM sales_monthly m
)
 
SELECT product AS "产品", ym AS "年月",amount AS "销售额",
       (POWER( amount/first_amount, 1.0/NULLIF(num-1,0)) -1)*100 AS "月均复合增长率(%)"
FROM s
ORDER BY product, ym

首先定义了一个通用表表达式，其中FIRST_VALUE（amount）返回了第一期（201801）的销售额，ROW_NUMBER函数返回了每一期的编号。

主查询中的POWER函数用于执行开方运算，NULLIF函数用于处理第一期数据的除零错误，常量1.0用于避免由整数除法所导致的精度丢失问题。

该查询返回的结果如下：

SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

2018年1月是第一期，因此其产品月均销售额复合增长率为空。

“桔子”2018年2月的月均销售额复合增长率等于它的环比增长率，2018年3月的月均销售额复合增长率等于0.4471%，依此类推。

4.不同产品最高和最低销售额

以下语句统计了不同产品最低销售额、最高销售额以及第三高销售额所在的月份：

  SELECT product AS "产品", ym AS "年月",amount AS "销售额",
  
         FIRST_VALUE(m.ym) OVER (
           PARTITION BY m.product ORDER BY m.amount DESC
           ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND UNBOUNDED FOLLOWING
         ) AS "最高销售额月份",
         
         LAST_VALUE(m.ym) OVER (
           PARTITION BY m.product ORDER BY m.amount DESC
           ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND UNBOUNDED FOLLOWING
         ) AS "最低销售额月份",
         
         NTH_VALUE(m.ym,3) OVER (
           PARTITION BY m.product ORDER BY m.amount DESC
           ROWS BETWEEN UNBOUNDED PRECEDING AND UNBOUNDED FOLLOWING
         ) AS "第三高销售额月份"
 
  FROM sales_monthly m
  ORDER BY product, ym;

三个窗口函数的OVER子句相同，PARTITION BY选项表示按照产品进行分区，ORDER BY选项表示按照销售额从高到低排序。

以上三个函数的默认窗口都是从分区的第一行到当前行，因此我们将窗口扩展到了整个分区。

该查询返回的结果如下：

SQL窗口函数之排名窗口函数的使用

“桔子”的最高销售额出现在2019年6月，最低销售额出现在2018年1月，第三高销售额出现在2019年4月。

示例表和脚本

-- 创建销量表sales_monthly
-- product表示产品名称，ym表示年月，amount表示销售金额（元）
CREATE TABLE sales_monthly(product VARCHAR(20), ym VARCHAR(10), amount NUMERIC(10, 2));
 
-- 生成测试数据
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201801",10159.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201802",10211.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201803",10247.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201804",10376.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201805",10400.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201806",10565.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201807",10613.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201808",10696.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201809",10751.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201810",10842.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201811",10900.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201812",10972.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201901",11155.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201902",11202.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201903",11260.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201904",11341.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201905",11459.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("苹果","201906",11560.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201801",10138.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201802",10194.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201803",10328.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201804",10322.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201805",10481.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201806",10502.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201807",10589.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201808",10681.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201809",10798.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201810",10829.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201811",10913.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201812",11056.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201901",11161.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201902",11173.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201903",11288.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201904",11408.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201905",11469.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("香蕉","201906",11528.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201801",10154.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201802",10183.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201803",10245.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201804",10325.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201805",10465.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201806",10505.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201807",10578.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201808",10680.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201809",10788.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201810",10838.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201811",10942.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201812",10988.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201901",11099.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201902",11181.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201903",11302.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201904",11327.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201905",11423.00);
INSERT INTO sales_monthly (product,ym,amount) VALUES ("桔子","201906",11524.00);

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