我們在設(shè)計數(shù)據(jù)庫的時候，是否會突破常規(guī)，找到最適合自己需求的設(shè)計方案，下面來舉個例子：

常用的鄰接表設(shè)計，都會添加 一個 parent_id 字段，比如區(qū)域表(國、省、市、區(qū))：

CREATE TABLE Area ( 
 
[id] [int]  NOT NULL, 
 
[name] [nvarchar]  (50) NULL, 
 
[parent_id] [int]  NULL, 
 
[type] [int]  NULL );  

name:地域的名稱， parent_id 是父ID，省的父ID是國，市的父ID 為省，以此類推。

type 是區(qū)域的階級： 1：國，2：省，3：市，4：區(qū)

在層級比較確定的情況下，這么設(shè)計表格沒有什么問題，調(diào)用起來也很方便。

但是使用這種鄰接表設(shè)計方式，并不能滿足所有的需求，當(dāng)我們不確定層級的情況下，假設(shè)我有下面一個評論結(jié)構(gòu)：

用鄰接表記錄這個評論的數(shù)據(jù)(comments 表)：

大家有沒發(fā)現(xiàn)，這么設(shè)計表，如果要查詢一個節(jié)點的所有后代，是很難實現(xiàn)的，你可以使用關(guān)聯(lián)查詢來獲取一條評論和他的后代：

SELECT c1.*, c2.* FROM comments c1 LEFT OUTER JOIN comments c2 ON c2.parent_id = c1.comment_id; 

然而這個查詢只能獲取兩層的數(shù)據(jù)。這種樹的特性就是可以任意深地拓展，你需要有相應(yīng)的方法來獲取它的深度數(shù)據(jù)。比如，可能需要計算一個評論分支的數(shù)量，或者計算一個機械設(shè)備的所有的總開銷。

某些情況下，在項目中使用鄰接表正好適用。鄰接表設(shè)計的優(yōu)勢在于能快速的獲取一個給定節(jié)點的直接父子節(jié)點，它也很容易插入新節(jié)點。如果這樣的需求就是你的項目對于分層數(shù)據(jù)的全部操作，那使用鄰接表就可以很好的工作了。

遇到上述的樹模型，有幾種方案是可以考慮下的：路徑枚舉、嵌套集以及閉包表。這些解決方案通常看上去比鄰接表復(fù)雜很多，但它們的確使得某些使用鄰接表比較復(fù)雜或很低效的操作變得更簡單。如果你的項目確實需要提供這些操作，那么這些設(shè)計會是鄰接表更好的選擇。

一、路徑枚舉

在comments 表中，我們使用類型varchar 的path 字段來替代原來的parent_id 字段。這個path 字段所存儲的內(nèi)容為當(dāng)前節(jié)點的最頂層祖先到它的自己的序列，就像UNIX的路徑一樣，你甚至可以使用 ‘/’ 作為路徑的分隔符。

你可以通過比較每個節(jié)點的路徑來查詢一個節(jié)點祖先。比如：要找到評論#7， 路徑是 1/4/5/7一 的祖先，可以這么做：

SELECT * FROM comments AS c WHERE '1/4/5/7' LIKE c.path || '%' ; 

這句話查詢語句會匹配到路徑為 1/4/5/%，1/4/% 以及 1/% 的節(jié)點，而這些節(jié)點就是評論#7的祖先。

同時還可以通過將LIKE 關(guān)鍵字兩邊的參數(shù)互換，來查詢一個給定節(jié)點的所有后代。比如查詢評論#4，路徑path為 ‘1/4’ 的所有后代，可以使用如下語句：

SELECT * FROM comemnts AS c WHERE c.path LIKE '1/4' || '%' ; 

這句查詢語句所有能找到的后臺路徑分別是：1/4/5、1/4/5/6、1/4/5/7。

一旦你可以很簡單地獲取一棵子樹或者從子孫節(jié)點到祖先節(jié)點的路徑，你就可以很簡單地實現(xiàn)更多的查詢，如查詢一顆子樹所有節(jié)點上值的總和。

插入一個節(jié)點也可以像使用鄰接表一樣地簡單。你所需要做的只是復(fù)制一份要插入節(jié)點的父親節(jié)點路徑，并將這個新節(jié)點的ID追加到路徑末尾即可。

路徑枚舉也存在一些缺點，比如數(shù)據(jù)庫不能確保路徑的格式總是正確或者路徑中的節(jié)點確實存在。依賴于應(yīng)用程序的邏輯代碼來維護(hù)路徑的字符串，并且驗證字符串的正確性開銷很大。無論將varchar 的長度設(shè)定為多大，依舊存在長度的限制，因而并不能夠支持樹結(jié)構(gòu)***擴展。

二、 嵌套集

嵌套集解決方案是存儲子孫節(jié)點的相關(guān)信息，而不是節(jié)點的直接祖先。我們使用兩個數(shù)字來編碼每個節(jié)點，從而表示這一信息，可以將這兩個數(shù)字稱為nsleft 和 nsright。

每個節(jié)點通過如下的方式確定nsleft 和nsright 的值：nsleft的數(shù)值小于該節(jié)點所有后代ID，同時nsright 的值大于該節(jié)點的所有后代的ID。這些數(shù)字和comment_id 的值并沒有任何關(guān)聯(lián)。

確定這三個值(nsleft，comment_id，nsright)的簡單方法是對樹進(jìn)行一次深度優(yōu)先遍歷，在逐層深入的過程中依次遞增地分配nsleft的值，并在返回時依次遞增地分配nsright的值。得到數(shù)據(jù)如下: 

一旦你為每個節(jié)點分配了這些數(shù)字，就可以使用它們來找到指定節(jié)點的祖先和后代。比如搜索評論#4及其所有后代，可以通過搜索哪些節(jié)點的ID在評論 #4 的nsleft 和 nsright 范圍之間，例：

SELECT c2.* FROM comments AS c1 JOIN comments AS c2 ON c2.nsleft BETWEEN c1.nsleft 
 
AND c1.nsright WHERE c1.comment_id = 4;  

比如搜索評論#6及其所有祖先，可以通過搜索#6的ID在哪些節(jié)點的nsleft 和 nsright 范圍之間，例：

SELECT c2.* FROM comments AS c1 JOIN comments AS c2 ON c1.nsleft BETWEEN c2.nsleft 
 
AND c2.nsright WHERE c1.comment_id = 6;  

使用嵌套集設(shè)計的主要優(yōu)勢是，當(dāng)你想要刪除一個非葉子節(jié)點時，它的后代會自動替代被刪除的節(jié)點，成為其直接祖先節(jié)點的直接后代。就是說已經(jīng)自動減少了一層。

然而，某些在鄰接表的設(shè)計中表現(xiàn)得很簡單的查詢，比如獲取一個節(jié)點的直接父親或者直接后代，在嵌套集設(shè)計中會變得比較復(fù)雜。在嵌套集中，如果需要查詢一個節(jié)點的直接父親，我們會這么做，比如要找到評論#6 的直接父親：

SELECT parent.* FROM comments AS c JOIN comments AS parent ON c.nsleft BETWEEN parent.nsleft AND parent.nsright 
 
LEFT OUTER JOIN comments AS in_between ON c.nsleft BETWEEN in_between.nsleft AND in_between.nsright 
 
AND in_between.nsleft BETWEEN parent.nsleft AND parent.nsright WHERE c.comment_id = 6 
 
AND in_between.comment_id IS NULL;  

總之有些復(fù)雜。

對樹進(jìn)行操作，比如插入和移動節(jié)點，使用嵌套集會比其它設(shè)計復(fù)雜很多。當(dāng)插入一個新節(jié)點時，你需要重新計算新插入節(jié)點的相鄰兄弟節(jié)點、祖先節(jié)點和它祖先節(jié)點的兄弟，來確保他們的左右值都比這個新節(jié)點的左值大。同時，如果這個新節(jié)點時一個非葉子節(jié)點，你還要檢查它的子孫節(jié)點。

如果簡單快速查詢是整個程序中最重要的部分，嵌套集是***的選擇，比操作單獨的節(jié)點要方便快捷很多。然而，嵌套集的插入和移動節(jié)點是比較復(fù)雜的，因為需要重新分配左右值，如果你的應(yīng)用程序需要頻繁的插入、刪除節(jié)點，那么嵌套集可能并不合適。

三、閉包表

閉包表是解決分級存儲的一個簡單而優(yōu)雅的解決方案，它記錄了樹中所有節(jié)點間的關(guān)系，而不僅僅只有那些直接的父子節(jié)點。

在設(shè)計評論系統(tǒng)時，我們額外創(chuàng)建了一個叫 tree_paths 表，它包含兩列，每一列都指向 comments 中的外鍵。

我們不再使用comments 表存儲樹的結(jié)構(gòu)，而是將樹中任何具有(祖先 一 后代)關(guān)系的節(jié)點對都存儲在treepaths 表里，即使這兩個節(jié)點之間不是直接的父子關(guān)系;同時，我們還增加一行指向節(jié)點自己。

通過treepaths 表來獲取祖先和后代比使用嵌套集更加的直接。例如要獲取評論#4的后代，只需要在 treepaths 表中搜索祖先是評論 #4的行就行了。同樣獲取后代也是如此。

要插入一個新的葉子節(jié)點，比如評論#6的一個子節(jié)點，應(yīng)首先插入一條自己到自己的關(guān)系，然后搜索 treepaths 表中后代是評論#6 的節(jié)點，增加該節(jié)點和新插入節(jié)點的“祖先一后代”關(guān)系(新節(jié)點ID 應(yīng)該為8)：

INSERT INTO treepaths (ancestor, descendant) 
 
SELECT t.ancestor, 8 
 
FROM treepaths AS t 
 
WHERE t.descendant = 6 
 
UNION ALL SELECT 8, 8;  

要刪除一個葉子節(jié)點，比如評論#7， 應(yīng)刪除所有treepaths 表中后代為評論 #7 的行：

DELETE FROM treepaths WHERE descendant = 7; 

要刪除一顆完整的子樹，比如評論#4 和它所有的后代，可刪除所有在 treepaths 表中后代為 #4的行，以及那些以評論#4后代為后代的行。

閉包表的設(shè)計比嵌套集更加的直接，兩者都能快捷地查詢給定節(jié)點的祖先和后代，但是閉包表能更加簡單地維護(hù)分層信息。這兩個設(shè)計都比使用鄰接表或者路徑枚舉更方便地查詢給定節(jié)點的直接后代和祖先。

然而你可以優(yōu)化閉包表來使它更方便地查詢直接父親節(jié)點或者子節(jié)點： 在 treepaths 表中添加一個 path_length 字段。一個節(jié)點的自我引用的path_length 為0，到它直接子節(jié)點的path_length 為1，再下一層為2，以此類推。這樣查詢起來就方便多了。

總結(jié)：你該使用哪種設(shè)計?

每種設(shè)計都各有優(yōu)劣，如何選擇設(shè)計，依賴于應(yīng)用程序的哪種操作是你最需要性能上的優(yōu)化。

層級數(shù)據(jù)設(shè)計比較

1、鄰接表是最方便的設(shè)計，并且很多程序員都了解它

2、如果你使用的數(shù)據(jù)庫支持WITH 或者 CONNECT BY PRIOR 的遞歸查詢，那能使得鄰接表的查詢更高效。

3、枚舉路徑能夠很直觀地展示出祖先到后代之間的路徑，但同時由于它不能確保引用完整性，使得這個設(shè)計非常脆弱。枚舉路徑也使得數(shù)據(jù)的存儲變得比較冗余。

4、嵌套集是一個聰明的解決方案，但可能過于聰明，它不能確保引用完整性。***在一個查詢性能要求很高而對其他要求一般的場合來使用它。

5、閉包表是最通用的設(shè)計，并且以上的方案也只有它能允許一個節(jié)點屬于多棵樹。它要求一張額外的表來存儲關(guān)系，使用空間換時間的方案減少操作過程中由冗余的計算所造成的消耗。

這幾種設(shè)計方案只是我們?nèi)粘ＴO(shè)計中的一部分，開發(fā)中肯定會遇到更多的選擇方案。選擇哪一種方案，是需要切合實際，根據(jù)自己項目的需求，結(jié)合方案的優(yōu)劣，選擇最適合的一種。

我遇到一些開發(fā)人員，為了敷衍了事，在設(shè)計數(shù)據(jù)庫表時，只考慮能否完成眼下的任務(wù)，不太注重以后拓展的問題，不考慮查詢起來是否耗性能?？赡芮捌跀?shù)據(jù)量不多的時候，看不出什么影響，但數(shù)據(jù)量稍微多一點的話，就已經(jīng)顯而易見了(例如：可以使用外聯(lián)接查詢的，偏偏要使用子查詢)。

我覺得設(shè)計數(shù)據(jù)庫是一個很有趣且充滿挑戰(zhàn)的工作，它有時能體現(xiàn)你的視野有多寬廣，有時它能讓你睡不著覺，總之痛并快樂著。