Hive窗口函数详解

一、 窗口函数知识点

1.1 窗户函数的定义

        窗口函数可以拆分为【窗口+函数】。窗口函数官网指路:

LanguageManual WindowingAndAnalytics - Apache Hive - Apache Software Foundationicon-default.png?t=N7T8https://cwiki.apache.org/confluence/display/Hive/LanguageManual%20WindowingAndAnalytics

  • 窗口:over(),窗口的本质是:指明了函数要处理的数据范围
  • 函数:指明函数计算逻辑

1.2 窗户函数的语法

<窗口函数>window_name  over ( [partition by 字段...]  [order by 字段...]  [窗口子句] )
  • window_name:给窗口指定一个别名。
  • over:用来指定函数执行的窗口范围,如果后面括号中什么都不写,即over() ,意味着窗口包含满足where 条件的所有行,窗口函数基于所有行进行计算。
  • 符号[] 代表:可选项;  | : 代表二选一
  •  partition by 子句: 窗口按照哪些字段进行分组,窗口函数在不同的分组上分别执行。分组间互相独立。
  • order by 子句:每个partition内部按照哪些字段进行排序,如果没有partition ,那就直接按照最大的窗口排序,且默认是按照升序(asc)排列。
  • 窗口子句:显示声明范围(不写窗口子句的话,会有默认值)。常用的窗口子句如下:

1.3 窗口子句范围大小的控制

rows 或 range子句往往来控制窗口的边界范围,其语法如下:

Hive窗口函数详解_第1张图片

    rows between unbounded preceding and  unbounded following; -- 上无边界到下无边界(一般用于求 总和)
    rows between unbounded preceding and current row;  --上无边界到当前记录(累计值)
    rows between 1 preceding and current row; --从上一行到当前行
    rows between 1 preceding and 1 following; --从上一行到下一行
    rows between current row and 1 following; --从当前行到下一行

1.4 rows与range的区别

  • rows:rows是真实的行数,也就是我们实际中所说的1,2,3...连续的行数。
  • range:range是逻辑上的行数,需要通过计算才能知道是哪一行。

      ps: over()里面有order by子句,但没有窗口子句时 ,即: <窗口函数> over ( partition by 字段... order by 字段... ),此时窗口子句是有默认值的 -->  rows between unbounded preceding and current row (上无边界到当前行)。

    此时窗口函数语法:<窗口函数> over ( partition by 字段... order by 字段... ) 等价于

     <窗口函数> over ( partition by 字段... order by 字段... rows between unbounded preceding and current row)
      需要注意有个特殊情况:当order by 后面跟的某个字段是有重复行的时候, <窗口函数> over ( partition by 字段... order by 字段... )  不写窗口子句的情况下,窗口子句的默认值是:range between unbounded preceding and current row(上无边界到当前相同行的最后一行)。

     因此,遇到order by 后面跟的某个字段出现重复行,且需要计算【上无边界到当前行】,那就需要手动指定窗口子句 rows between unbounded preceding and current row ,偷懒省略窗口子句会出问题~

    总结如下:

1、窗口子句不能单独出现,必须有order by子句时才能出现。
2、当省略窗口子句时:
 
   a) 如果存在order by则默认的窗口是unbounded preceding and current row  --当前组的第一行到当前行,即在当前组中,第一行到当前行
 
   b) 如果没有order by则默认的窗口是unbounded preceding and unbounded following  --整个组
 

 口诀:

  • 有partition by 且有order by,窗口范围:分组中第一行到当前行
  • 有partition by 无order by ,窗口范围:整个分组
  • 无partition by 且有order by 窗口范围:整个表中第一行到当前行
  • 无partition by 无order by,窗口范围:整个分组,即over()   

1.5 窗口函数执行顺序

       一般而言:sql 执行顺序

 from ->
 join ->
 on ->
 where ->
 group by->
 with (可以在分组后面加上 with rollup,在分组之后对每个组进行全局汇总) ->
 select 后面的普通字段,聚合函数-> 
 having(having中可以使用select 字段别名) -> 
 distinct -> 
 order by ->
 limit

 而窗口函数的执行顺序: 窗口函数是作用于select后的结果集。select 的结果集作为窗口函数的输入,但是位于 distcint 之前。窗口函数的执行结果只是在原有的列中单独添加一列,形成新的列,它不会对已有的行或列做修改。窗口函数简化版的执行顺序:

  窗口函数具体实现原理:

select channel, 
       month,
       sum(amount) as sum,
       dense_rank() over (partition by channel order by sum(amount) desc) as dr,
       row_number() over(partition by channel order by sum(amount) desc) as rn
from sales
group by channel,
          month;

考虑以上代码,在hive中具体实现主要有两个阶段

step1 : 计算除窗口函数以外所有的其他运算,如:from 、join 、where、group by、having等。上面的代码的第一阶段即为:

select channel,
       month, 
       sum(amount) as sum 
from sales 
group by channel, month;

step2:step1 输出作为 WindowingTableFunction窗口函数的输入,计算对应的窗口函数值。

Hive窗口函数详解_第2张图片

1.6 条件判断语句嵌套window子句的执行顺序

HiveSQL——条件判断语句嵌套windows子句的应用-CSDN博客文章浏览阅读1.4k次,点赞42次,收藏21次。HiveSQL——条件判断语句嵌套windows子句的应用https://blog.csdn.net/SHWAITME/article/details/136079305?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%2522170763988016800180626588%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334.pc%255Fblog.%2522%257D&request_id=170763988016800180626588&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2~blog~first_rank_ecpm_v1~rank_v31_ecpm-1-136079305-null-null.nonecase&utm_term=%E6%9D%A1%E4%BB%B6&spm=1018.2226.3001.4450    结论:

  • case when(或 if)语句中嵌套窗口函数时,条件判断语句的执行顺序在窗口函数之后
  • 窗口函数partition by子句中是可以嵌套条件判断语句的 case when(或 if)

1.7 窗口函数中的partition by分组与group by的区别

  • group by 汇总后行数减少,partition by汇总后原表中的行数没变。

  • group by分组后,一组中只返回一个结果。窗口函数中partition by分组,每组每行中都会有一个分析结果。

Hive窗口函数详解_第3张图片

Hive窗口函数详解_第4张图片

  • group by分组后,select中的字段必须是group by的字段、sum()等聚合函数或常量;但是窗口函数中的partition by 分组就没有此限制,窗口函数分析的结果可以与表中其他字段并列,其相当于在原表每个分组中新增了一列。

举例:

CREATE TABLE t_order (
       oid int ,
       uid int ,
       otime string,
       oamount int
 )
ROW format delimited FIELDS TERMINATED BY ",";
load data local inpath "/opt/module/hive_data/t_order.txt" into table t_order;
with tmp as (
    select
        oid,
        uid,
        otime,
        date_format(otime, 'yyyy-MM') as                                               dt,
        ---计算rk的目的是为了获取记录中的第一条
        row_number() over (partition by uid,date_format(otime, 'yyyy-MM') order by otime) rk
    from t_order
    order by uid
)
select
    uid,
    --每个用户一月份的订单数
    sum(if(dt = '2018-01', 1, 0)) as                 m1_count,
    --每个用户二月份的订单数
    sum(if(dt = '2018-02', 1, 0)) as                 m2_count,
    --每个用户三月份的订单数(当月订单金额超过10元的订单个数)
    sum(if(dt = '2018-03' and oamount > 10, 1, 0))   m3_count,
    --当月(3月份)首次下单的金额
    sum(if(dt = '2018-03' and rk = 1, oamount, 0))   m3_first_amount,
   -- 开窗函数
    row_number() over (partition by uid order by  sum(if(dt = '2018-01', 1, 0)))rk
from tmp
group by uid
having m1_count >0 and m2_count=0;

Hive窗口函数详解_第5张图片

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  • 根据HiveSQL的执行顺序得到,窗口函数的执行是在group by,having之后进行,是与select同级别的。如果SQL中既使用了group by又使用了partition by,那么此时partition by的分组是基于group by分组之后的结果集进行的再次分组,即窗口函数分析的数据范围也是基于group by后的数据。

  • 窗口中的partition by分组后,并没有去重功能,而group by具有去重功能

二、窗口函数运用案例

聚合窗口函数-——聚合开窗求累积汇总值

HiveSQL题——聚合函数(sum/count/max/min/avg)-CSDN博客文章浏览阅读1.1k次,点赞19次,收藏19次。HiveSQL题——聚合函数(sum/count/max/min/avg)https://blog.csdn.net/SHWAITME/article/details/135918264排序窗口函数——排序开窗求topN

HiveSQL题——排序函数(row_number/rank/dense_rank)-CSDN博客文章浏览阅读1.3k次,点赞20次,收藏16次。HiveSQL题——排序函数(row_number/rank/dense_rank)https://blog.csdn.net/SHWAITME/article/details/135909662前后窗口函数

HiveSQL题——前后函数(lag/lead)_sql hive lead-CSDN博客文章浏览阅读1.2k次,点赞23次,收藏21次。HiveSQL题——前后函数(lag/lead)_sql hive leadhttps://blog.csdn.net/SHWAITME/article/details/135902998注:参考文章:

窗口函数应用之移动范围计算【详细剖析窗口函数】(HiveSql面试题4详解)-CSDN博客文章浏览阅读3.5k次,点赞17次,收藏53次。本文通过案例来引出对窗口函数的认识,总结了窗口函数的用法及使用规律,该案例主要是对窗口函数在移动计算中的应用,类似于滑动窗口,所谓的滑动窗口也就是指每一行对应对应的数据窗口都不同,通过窗口子句类实现移动计算时数据的范围,也就是窗口每次按行滑动时长度大小,但窗口中每一次对应的数据总是在变化。通过本文你可以获得如下知识: (1)窗口函数的使用规则及用法 (2)窗口子句的使用规则 (3)窗口函数的意义 (4)窗口函数在移动计算中的应用_窗口函数应用之移动范围计算【详细剖析窗口函数】https://blog.csdn.net/godlovedaniel/article/details/106542519

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