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　　用SQL实现树的查询(一)

　　树形结构是一类重要的非线性结构，在关系型数据库中如何对具有树形结构的表进行查询，从而得到所需的数据是一个常见的问题。本文笔者以 SQL Server 2000 为例，就一些常用的查询给出了相应的算法与代码，颇值得读者借鉴。

　　树型结构

　　关系型数据库将数据按表结构形式进行组织。它对表格的处理方便灵活，且易学易用，因而得到广泛的应用。关系型数据库所处理的表格是线性结构的，表的每一行对应着一个数据元素，称做一条记录。记录与记录之间呈线性排列，彼此间没有联系， 然而，在解决实际问题时，常常会遇到非线性结构的数据。如下表所示，每一条纪录中的上级代码，就和其他纪录有着联系，这样就形成了一棵具有层次结构的树，它可以用下面的图来形象地表示： 

　　树形结构是一种结点之间有分支，并具有层次关系的结构，它非常类似于自然界中的树。 树结构在客观世界中大量存在，例如家谱、行政组织机构都可用树形象地表示。树在计算机领域中也有着广泛的应用，例如在编译程序中，用树来表示源程序的语法结构；在数据库系统中，用树来组织信息；在分析算法的行为时，用树来描述其执行过程。

　　在关系型数据库中如何对具有树形结构的表进行查询，从而得到所需的数据是一种常见的需求。下面以SQL Server 2000 为例，就三种常用的查询给出相应的算法与代码：

　　1．节点 A 的位于第 n 层的父结点信息，如：员工黄菁菁的上两级上司的名称。

　　2．某棵子树的统计信息，如：员工余顺景及其所有下属员工的工资总额。

　　3．某棵子树的结点信息，如：员工郑可可及其所有下属员工的名称。

　　某节点的父节点信息 

　　要实现这样的查询，常使用递归的方法。我们可以用SQL Server 2000 增加的用户定义函数 （UDF, User Defined Function）这个新特性来实现递归函数调用。下面是函数的定义：

CREATE FUNCTION dbo.GetManager
( @employee_id AS char(5),
@level AS int = 1 -- 缺省值为1
)
RETURNS char(5) 

　　其中，employee_id表示要查询的员工号码，level表示高于该员工的级别数，返回的结果是上司的员工号码。

　　该函数的递归定义为： 如果 level = 0，则返回当前的员工号码；如果 level > 0，则返回直接上司的 level-1 级的上司号码。

　　根据这样的递归定义，我们可以写出完整的递归函数： 

CREATE FUNCTION dbo.GetManager
( @employee_id AS char(5),
@level AS int = 1
)
RETURNS char(5) AS
BEGIN
IF @level = 0
RETURN @employee_id
——如果 level 为0，表示已经找到其上司号码
RETURN dbo.GetManager(
(SELECT [上级号码] FROM [员工信息] WHERE [员工号码] = @employee_id),
@level -1) -- 如果 level 大于 0，则返回直接上司的 level-1 级的上司号码
END

　　执行下面的语句可以得到需要的结果：

SELECT * FROM [员工信息] WHERE [员工号码] =dbo.GetManager(‘E9907’, 2)

　　当然，如果要让该递归函数更为健壮，我们还需要在函数中加入容错检查，这里不再赘述。

　　某棵子树的统计信息

　　这个查询同样使用递归的方法来实现。先看一下函数定义：

CREATE FUNCTION dbo.GetTotalSalary
( @manager_id AS char(5)
)
RETURNS int 

　　其中，@manager_id 是要统计的某位上司的员工号码，返回其所有下属的工资总额。

　　该函数的递归定义为：如果没有下属，则返回当前的工资额; 如果有下属，则返回所有下属的工资总额。

　　根据这样的递归定义，我们可以写出完整的递归函数： 

CREATE FUNCTION dbo.GetTotalSalary
( @manager_id AS char(5)
)
RETURNS int AS
BEGIN
RETURN (
SELECT [工资] FROM [员工信息] WHERE [员工号码] = @manager_id) +
CASE
WHEN EXISTS(SELECT * FROM [员工信息] WHERE [上级号码] = @manager_id) THEN
( SELECT SUM(dbo.GetTotalSalary([员工号码])) FROM [员工信息]
WHERE [上级号码] = @manager_id
)
ELSE 0
END
END

　　上面的自定义用户函数中使用了CASE 搜索函数，它按指定顺序为每个 WHEN 子句的 Boolean_expression 求值，返回第一个取值为 TRUE 的 Boolean_expression 的 result_expression，如果没有取值为 TRUE 的 Boolean_expression，则当有ELSE子句时SQL Server将返回 else_result_expression; 若没有ELSE子句，则返回 NULL 值。

　　在自定义用户函数中，如果员工信息表中发现该员工有下属（EXISTS子查询），则为每个下属调用GetTotalSalary函数返回下属的工资总额，并用SUM函数求和；反之，则直接返回其工资额。

　　执行下面的语句可以得到所需的结果：

SELECT dbo.GetTotalSalary(‘E9902’) AS ‘工资总额‘

　　实际工作还可能有这样的查询要求，即某名员工一共有多少个下属级别（包括其自身），如张建平一共有四个下属级别。用树的术语来描述，即求出某棵子树的深度。可以通过这样的递归函数来实现： 

CREATE FUNCTION dbo.GetUnderlyingLevel
( @manager_id AS char(5)
)
RETURNS int AS
BEGIN
RETURN
CASE
WHEN EXISTS(SELECT * FROM [员工信息] WHERE [上级号码] = @manager_id)
THEN 1 + (SELECT MAX(dbo.GetUnderlyingLevel([员工号码])) FROM [员工信息] WHERE [上级号码] = @manager_id)
ELSE 1
END
END

　　执行下面的语句可以得到所需的结果： 

SELECT dbo.GetUnderlyingLevel('E9901') AS ‘下属级别’

　　某棵子树所有子节点信息

　　前面的两种查询返回的都是标量值，这里的查询需返回某棵子树的所有子节点的信息，这是一个结果集，需要用 table 数据类型来存储。函数定义如下：

CREATE FUNCTION dbo.GetSubtreeInfo
( @manager_id AS int
)
RETURNS @treeinfo table
( [员工号码] [char] (5) NOT NULL,
[姓名] [char] (10) NOT NULL,
[年龄] [int] NOT NULL,
[工资] [money] NOT NULL,
[上级号码] [char] (5) NULL，
[级别] [int] NOT NULL
) 

　　其中，@manager_id 代表要查询的上司的员工号码，返回的是其所有下属的信息，这些信息存放在 table 型变量 @treeinfo 中。