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聚合函數是 SQL 中非常重要的一類函數，它們能夠對一組值進行計算，并返回單一結果。這些函數在數據分析、報表生成和復雜查詢中扮演著關鍵角色。本文將深入探討 SQLite 聚合函數的各個方面，包括其定義、類型、用法、高級特性以及最佳實踐。

什么是聚合函數？

聚合函數是對一組值執行計算并返回單個結果的函數。它們通常用于數據匯總、統計分析和報表生成。聚合函數在處理大量數據時特別有用，可以快速提供數據的概覽和洞察。

SQLite 中的標準聚合函數

SQLite 提供了以下標準聚合函數：

1. count()
   ：計算行數或非 NULL 值的數量。
2. sum()
   ：計算一組數值的總和。
3. avg()
   ：計算一組數值的平均值。
4. max()
   ：返回一組值中的最大值。
5. min()
   ：返回一組值中的最小值。
6. group_concat()
   ：將一組字符串連接成一個字符串。
7. total()
   ：類似于 sum()，但返回浮點數。

準備測試數據

-- 創建員工表  
CREATE 
TABLE employees (  
    
id 
INTEGER PRIMARY KEY AUTOINCREMENT,  
    
name 
TEXT 
NOT 
NULL,  
    department TEXT 
NOT 
NULL,  
    salary REAL  

);  

-- 創建部門字段的索引以優化GROUP BY查詢  
CREATE 
INDEX idx_department ON employees(department);  

-- 插入示例數據  
INSERT 
INTO employees (name, department, salary) VALUES  

('張三', '人力資源', 60000),  
('李四', '工程部', 75000),  
('王五', '人力資源', 50000),  
('趙六', '工程部', 80000),  
('錢七', '銷售部', 55000),  
('孫八', '銷售部', 45000),  
('周九', '工程部', 70000),  
('吳十', '人力資源', 48000),  
('鄭十一', '銷售部', 62000),  
('劉十二', '工程部', 85000);  

聚合函數的基本用法

以下是一些基本用法示例：

-- 計算總行數
SELECT 
count(*) FROM employees;

-- 計算工資總和
SELECT 
sum(salary) FROM employees;

-- 計算平均工資
SELECT 
avg(salary) FROM employees;

-- 找出最高工資
SELECT 
max(salary) FROM employees;

-- 找出最低工資
SELECT 
min(salary) FROM employees;

-- 連接所有員工姓名
SELECT 
group_concat(name, ', ') FROM employees;

GROUP BY 子句與聚合函數

GROUP BY 子句通常與聚合函數一起使用，用于對數據進行分組計算：

-- 按部門計算平均工資
SELECT department, avg(salary) AS avg_salary
FROM employees
GROUP 
BY department;

-- 計算每個部門的員工數量
SELECT department, count(*) AS employee_count
FROM employees
GROUP 
BY department;

HAVING 子句

HAVING 子句用于過濾分組后的結果：

-- 找出平均工資超過 50000 的部門
SELECT department, avg(salary) AS avg_salary
FROM employees
GROUP 
BY department
HAVING avg_salary > 50000;

窗口函數中的聚合

從 SQLite 3.25.0 版本開始，支持窗口函數，這允許在更復雜的場景中使用聚合函數：

-- 計算每個員工的工資和部門平均工資
SELECT 
name, salary,
       
avg(salary) OVER (PARTITION 
BY department) AS dept_avg_salary
FROM employees;

-- 計算累計工資總和
SELECT 
name, salary,
       
sum(salary) OVER (ORDER 
BY salary) AS running_total
FROM employees;

自定義聚合函數

SQLite 允許創建自定義聚合函數。這通常通過 C API 或特定語言的綁定來實現。例如，可以創建一個計算中位數的函數：

// C 代碼示例（簡化版）
static 
void 
medianStep(sqlite3_context *context, int argc, sqlite3_value **argv) 
{
    
// 實現步驟邏輯
}

static 
void 
medianFinalize(sqlite3_context *context) 
{
    
// 實現最終計算邏輯
}

// 注冊函數
sqlite3_create_function(db, "median", 1, SQLITE_UTF8, NULL, NULL, medianStep, medianFinalize);

使用自定義函數：

SELECT 
median(salary) FROM employees;

聚合函數的高級用法

1. 條件聚合

   使用 CASE 語句進行條件聚合：

SELECT 

  
count(CASE 
WHEN salary > 50000 
THEN 
1 
END) AS high_salary_count,
  
count(CASE 
WHEN salary <= 50000 
THEN 
1 
END) AS low_salary_count
FROM employees;

1. 嵌套聚合

   在某些情況下可以嵌套使用聚合函數：

SELECT 
avg(total_salary) AS avg_dept_total
FROM (
  
SELECT department, sum(salary) AS total_salary
  
FROM employees
  
GROUP 
BY department
);

1. 聚合函數與子查詢

SELECT 
name, salary,
  (SELECT 
avg(salary) FROM employees) AS overall_avg_salary
FROM employees;

聚合函數與 NULL 值

聚合函數處理 NULL 值的方式：

• count(*)
  ：包括 NULL 值在內的所有行。
• count(column)
  ：不包括 NULL 值。
• sum(), avg(), max(), min()
  ：忽略 NULL 值。

示例：

SELECT 

  
count(*) AS total_rows,
  
count(salary) AS salary_count,
  
avg(salary) AS avg_salary
FROM employees;

聚合函數的性能考慮

1. 索引使用
   ：確保 GROUP BY 子句中的列有適當的索引。
2. 內存使用
   ：大量數據的聚合可能消耗大量內存。
3. 分批處理
   ：對于大數據集，考慮分批處理或使用臨時表。
4. 避免過度使用
   ：復雜的聚合查詢可能影響性能，考慮在應用層處理部分邏輯。

結論

SQLite 的聚合函數是進行數據分析和生成報告的強大工具。從基本的計數和求和到復雜的條件聚合和窗口函數，這些功能為數據處理提供了極大的靈活性。正確使用聚合函數不僅可以簡化查詢邏輯，還能顯著提高數據處理的效率。