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0 樹狀數(shù)據(jù)的分類

我們在mysql數(shù)據(jù)庫設(shè)計的時候，會遇到一種樹狀的數(shù)據(jù)。如公司下面分開數(shù)個部門，部門下面又各自分開數(shù)個科室，以此形成樹狀的數(shù)據(jù)。關(guān)于樹狀的數(shù)據(jù)，按層級數(shù)大致可分為一下兩類：

前者的優(yōu)點在于，由于每一層級均有各自含義，數(shù)據(jù)庫的整體設(shè)計更為方便，可將某一子節(jié)點的不同上級節(jié)點均存儲在數(shù)據(jù)庫中，同樣以某集團(tuán)為例：

這樣設(shè)計的表格冗余較多，但在各種類型查詢的時候效率較高.在插入，更新(含子機(jī)構(gòu),由于業(yè)務(wù)邏輯特點,機(jī)構(gòu)之間的更新一般是平行轉(zhuǎn)移)，刪除(含子機(jī)構(gòu))的時候，由于冗余信息較多，數(shù)據(jù)操作時所需進(jìn)行的查詢獲得也較簡單。根據(jù)情況,部分冗余信息也考慮刪去，如父級節(jié)點code，刪去一些設(shè)計必然會導(dǎo)致部分查詢的效率或復(fù)雜度提升，這個就需要根據(jù)實際情況來取舍平衡了。

缺點有兩個：

1. 一個是當(dāng)層級數(shù)量較多的時候,需要存儲大量的冗余信息.當(dāng)然也可以考慮節(jié)約方案：1)不存儲像n級祖先code這樣的字段，但這樣就無法利用固定層級設(shè)計帶來的高效查詢特性，是不建議這么做的；2)n級存儲不使用code而改用id，這樣做主要是在數(shù)據(jù)遷移或者他表利用的時候不方便。
2. 另一個缺點是，當(dāng)需求方給出要求，需要對當(dāng)前機(jī)構(gòu)重新洗牌，變更層級數(shù)的時候，你會非常頭疼。

后者的優(yōu)缺點則與前者的優(yōu)缺點恰好相反，非固定的層級限制非常靈活，而缺點就是查詢及數(shù)據(jù)操作上兩方面的不便，這也是本文所要講述的重點，即如何設(shè)計非固定層級的樹狀數(shù)據(jù)。

1 非固定層級樹狀數(shù)據(jù)的設(shè)計方式--祖先路徑

樹狀數(shù)據(jù)最簡單的一種設(shè)計方式是,只增加父級id。但這種設(shè)計方式給查詢后代節(jié)點帶來了極大的不便，據(jù)我所知，尚沒有一種不通過函數(shù)/存儲過程這樣循環(huán)遍歷的查詢方式，來一次獲取某個節(jié)點的所有后代節(jié)點或是祖先節(jié)點。(此前找到過一個較復(fù)雜的查詢后代節(jié)點的sql，利用的也是祖先節(jié)點的id大于后代節(jié)點id的特性，但有可能存在通過更新節(jié)點使后代節(jié)點id大于祖先節(jié)點id，所以也不嚴(yán)謹(jǐn)，在此不進(jìn)行詳述)

對于非固定層級樹狀數(shù)據(jù)的一種設(shè)計方式是：增加祖先路徑(ancestor_path)，具體可參考下表：

id | 節(jié)點名稱 | 父id | 祖先路徑

--- | --- | --- | --- 
1 | node1 | 0 | 0, 
2 | node2 | 0 | 0, 
3 | node1.1 | 1 | 0,1, 
4 | node1.2 | 1 | 0,1, 
5 | node2.1 | 2 | 0,2, 
6 | node1.1.1 | 3 | 0,1,3, 
7 | node1.1.2 | 3 | 0,1,3, 
8 | node1.2.1 | 4 | 0,1,4, 
9 | node2.1.1 | 5 | 0,2,5, 

實際設(shè)計時，還可考慮加入層級這個冗余字段，但我在實際使用的過程中很少用到這個字段。

這樣，在加了這個字段之后，任意節(jié)點的所有祖先節(jié)點信息就都可通過這樣一條數(shù)據(jù)全部獲取。

祖先路徑的設(shè)定具有以下特點：

1. 沒有父節(jié)點的根節(jié)點，父id默認(rèn)為'0'，祖先路徑默認(rèn)為'0,'；
2. 每增加的一個子節(jié)點,祖先路徑都是在要增加的子節(jié)點的父節(jié)點的祖先路徑上增加父id和','；參考的表結(jié)構(gòu)如下：

CREATE TABLE `t_node` ( 
  `node_id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
  `node_name` varchar(50) NOT NULL, 
  `p_id` int(11) NOT NULL, 
  `ancestor_path` varchar(100) NOT NULL, 
  PRIMARY KEY (`node_id`) 
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=10 DEFAULT CHARSET=utf8; 

2 祖先路徑的查詢

設(shè)計的樹節(jié)點的查詢，主要有兩種，一種是查詢某個節(jié)點的所有后代節(jié)點(與查詢祖先節(jié)點為某個已知節(jié)點的所有節(jié)點集合是一個意思)，這種也是最常用的一種查詢；一種是查詢某個節(jié)點的所有祖先節(jié)點，這種不太常用。

     1. 查詢某個節(jié)點的所有后代節(jié)點 參考示例如下：

SELECT * FROM t_node  
WHERE ancestor_path LIKE CONCAT( 
(SELECT * FROM (SELECT ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?)wt), 
?,',%') 

以上sql即是對id為？的某個節(jié)點的所有后代節(jié)點的查詢方式一，還可使用以下方式：

SELECT * FROM t_node WHERE ancestor_path LIKE CONCAT('%,',?,',%') 

查詢方式二的方式更加簡潔。但考慮到查詢方式一只用到了右模糊查詢，可以使用索引，所以還是建議使用方式一進(jìn)行查詢。

需要注意的是以上兩種方式查到的節(jié)點集合都不包含子節(jié)點，如果需要包含該節(jié)點的信息，還需要加上

... OR node_id=? 

      2. 查詢某個節(jié)點的所有祖先節(jié)點

SELECT * FROM t_node WHERE node_id REGEXP  
CONCAT('^(', 
REPLACE((SELECT * FROM (SELECT ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?) wt),',','|'), 
'0)$') 

以上方式查詢祖先節(jié)點的效率確實不是很高，但考慮到該查詢本身并不用，便姑且用之了。

3 祖先路徑的插入,更新和刪除

分別分插入，更新和刪除來講：

     1. 插入

INSERT INTO t_node (node_name,p_id,ancestor_path) 
VALUE('node?',?, 
CONCAT((SELECT * FROM (SELECT ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?)wt),?,',')) 

sql中的3個?均為要加入父節(jié)點的id。

     2. 更新(含子節(jié)點)

如果更新的時候，父節(jié)點的位置沒有變化,則不必考慮太多；

如果需要更新所在父節(jié)點，相比于最簡單的樹節(jié)點設(shè)計模式，增加祖先路徑的方式除了在更新當(dāng)前節(jié)點本身的父id外，還需要修改對應(yīng)的祖先路徑,這個步驟通過存儲過程實現(xiàn)，是一種比較簡單的方式，在此不再詳述。僅對不使用存儲過程的方式進(jìn)行描述。

UPDATE t_node SET p_id=?_p WHERE node_id=?_n; 
UPDATE t_node SET ancestor_path=CONCAT((SELECT * FROM(SELECT ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?_p)wt2),?_p,',',SUBSTR(ancestor_path,LENGTH(@PPath)+1)) 
WHERE ancestor_path LIKE CONCAT((SELECT * FROM (SELECT @ppath:=ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?_n)wt),?_n,',%') 
OR node_id=?_n ; 

其中?_n表示要修改的節(jié)點的id，?_p表示要修改的節(jié)點的新父節(jié)點的id。

注：使用該sql一定要先更新子節(jié)點的祖先路徑，再更新本節(jié)點的祖先路徑，如果是使用存儲過程的話就可以無視這一點了。

     3. 刪除(含子節(jié)點)

DELETE FROM t_node  
WHERE ancestor_path LIKE CONCAT( 
(SELECT * FROM (SELECT ancestor_path FROM t_node WHERE node_id=?)wt), 
?,',%') 

刪除的核心在于where，和獲取所有后代節(jié)點的where可以說是完全一樣的。

同樣要主要先刪除所有后代節(jié)點，再刪除本節(jié)點；

4 祖先路徑的重置

有可能你此前的某個數(shù)據(jù)庫表格沒有使用過祖先路徑，但已經(jīng)積累了一定量的數(shù)據(jù)，或者之前使用了祖先路徑，但由于某種原因?qū)е伦嫦嚷窂降囊恍?shù)據(jù)更新錯誤。因為祖先路徑本質(zhì)上是一個冗余字段，所以還是可以通過父id的方式將之還原重置。

以下為機(jī)構(gòu)表的一個重置存儲過程,供以參考：

CREATE DEFINER=`root`@`localhost` PROCEDURE `p_reset_organ_path`(OUT resultMark varchar(50)) 
BEGIN  
    /* 
    使用前的說明: 
    1.本存儲過程非客戶使用,且自己人使用頻率同樣較低,故過程更方便調(diào)試,但效率不是很高; 
    2.如果執(zhí)行SELECT * FROM t_organ WHERE organ_id<parent_organ_id(即父機(jī)構(gòu)產(chǎn)生于子機(jī)構(gòu)之后)后的數(shù)據(jù)為空,則可以考慮使用分段模式(速度會快一些). 
    3.如果2中所述數(shù)據(jù)不為空,使用分段會使該id對應(yīng)的機(jī)構(gòu)及其子機(jī)構(gòu)的ancestor_path不正確.結(jié)果為partfail. 
    */ 
    DECLARE intACount INT(11) DEFAULT 0; 
 
    DECLARE intPCount INT(11) DEFAULT 0; 
    DECLARE intPIndex INT(11) DEFAULT 0; 
    DECLARE intPOrganId INT(11) DEFAULT 0; 
    DECLARE strPPath VARCHAR(100) DEFAULT ''; 
    DECLARE intLoopDone INT(11) DEFAULT 0; 
 
    DECLARE intRCount INT(11) DEFAULT 0; 
    DECLARE intRIndex INT(11) DEFAULT 0; 
    DECLARE intROrganId INT(11) DEFAULT 0; 
 
    DROP TABLE IF EXISTS tmp_aOrganIdList; 
    CREATE TEMPORARY TABLE tmp_aOrganIdList( 
        rowid INT(11) auto_increment PRIMARY KEY, 
        organ_id INT(11), 
        p_organ_id INT(11) 
    ); 
 
    DROP TABLE IF EXISTS tmp_pOrganIdList; 
    CREATE TEMPORARY TABLE tmp_pOrganIdList( 
        rowid INT(11) auto_increment PRIMARY KEY, 
        organ_id INT(11) 
    ); 
/**/ 
    DROP TABLE IF EXISTS tmp_cOrganIdList; 
    CREATE TEMPORARY TABLE tmp_cOrganIdList( 
        rowid INT(11) auto_increment PRIMARY KEY, 
        organ_id INT(11) 
    ); 
 
    DROP TABLE IF EXISTS tmp_rOrganIdList; 
    CREATE TEMPORARY TABLE tmp_rOrganIdList( 
        rowid INT(11) auto_increment PRIMARY KEY, 
        organ_id INT(11), 
        p_organ_id INT(11), 
        ancestor_path VARCHAR(100) 
    ); 
 
    INSERT INTO tmp_aOrganIdList (organ_id,p_organ_id) 
    (SELECT organ_id,parent_organ_id FROM t_organ);-- 測試的時候limit: LIMIT 0,100 
 
    INSERT INTO tmp_pOrganIdList (organ_id) VALUES (0); 
    INSERT INTO tmp_rOrganIdList (organ_id,p_organ_id,ancestor_path) VALUES (0,-1,''); 
 
    WHILE ((SELECT COUNT(1) FROM tmp_aOrganIdList)>0 AND intLoopDone=0) DO -- 持續(xù)循環(huán),當(dāng)沒有organId數(shù)據(jù)為止(如果中間機(jī)構(gòu)中斷,則可能陷入死循環(huán)) 
        SELECT COUNT(1) FROM tmp_pOrganIdList INTO intPCount;-- 當(dāng)前父機(jī)構(gòu)id的緩存區(qū) 
        SET intPIndex=0; 
        WHILE intPIndex<=intPCount DO -- 對每個當(dāng)前查詢到的父id進(jìn)行對應(yīng)操作 
             
            SELECT organ_id FROM tmp_pOrganIdList LIMIT intPIndex,1 INTO intPOrganId; 
            SELECT ancestor_path FROM tmp_rOrganIdList WHERE organ_id=intPOrganId INTO strPPath; 
 
            INSERT INTO tmp_cOrganIdList (organ_id) (SELECT organ_id FROM tmp_aOrganIdList WHERE p_organ_id=intPOrganId);-- 次級機(jī)構(gòu)id的緩存區(qū) 
            -- SELECT COUNT(1) FROM tmp_pOrganIdList INTO intDelCount; 
            INSERT INTO tmp_rOrganIdList (organ_id,p_organ_id,ancestor_path) 
            (SELECT organ_id,intPOrganId,CONCAT(strPPath,intPOrganId,',') FROM tmp_aOrganIdList WHERE p_organ_id=intPOrganId); 
            DELETE FROM tmp_aOrganIdList WHERE p_organ_id=intPOrganId; 
 
            SET intPIndex=intPIndex+1; 
        END WHILE; 
         
        DELETE FROM tmp_pOrganIdList; 
        IF (SELECT COUNT(1) FROM tmp_cOrganIdList)>0 THEN 
            INSERT INTO tmp_pOrganIdList (organ_id) (SELECT organ_id FROM tmp_cOrganIdList); 
            DELETE FROM tmp_cOrganIdList; 
        ELSE 
            SET intLoopDone=1; 
        END IF; 
        -- SELECT * FROM tmp_pOrganIdList; 
        -- SELECT COUNT(1) FROM tmp_aOrganIdList; 
        -- SELECT intLoopDone; 
    END WHILE; 
 
    -- SELECT * FROM tmp_rOrganIdList;-- 想要查看測試的結(jié)果,請看此表 
    SELECT COUNT(1) FROM tmp_rOrganIdList INTO intRCount; 
    WHILE intRIndex<=intRCount DO 
        SELECT organ_id,ancestor_path FROM tmp_rOrganIdList LIMIT intRIndex,1 INTO intROrganId,strPPath; 
        UPDATE t_organ SET ancestor_path=strPPath WHERE organ_id=intROrganId; 
        SET intRIndex=intRIndex+1; 
    END WHILE; 
 
    IF (SELECT COUNT(1) FROM tmp_aOrganIdList)=0 THEN 
        SET resultMark='perfect'; 
    ELSE 
        SET resultMark='partfail'; 
    END IF; 
 
END