京公网安备 11010802034615号
经营许可证编号:京B2-20210330
【每周一期-数据蒋堂】非常规聚合
标准SQL中提供了五种最常用的聚合运算:SUM/COUNT/AVG/MIN/MAX。观察这几个运算,我们发现它们都可以看成是一个以集合为参数返回单值的函数,我们就先把这个共同点理解为聚合运算的定义,把集合变成单值,多个值变成一个值,也就是发生了"聚合“,所以叫聚合运算。
那么很显然,有集合的时候就可以应用聚合运算了,所以SUM/COUNT这些运算可以针对一个数据表(记录集合)实施。
分组运算的结果是一批分组子集,那么每个子集上也可以应用聚合运算,这也就是SQL的分组运算了。其实针对全集的聚合运算也可以理解为只分了一个组的特殊分组(也是个完全划分),这样理解后,我们可以认为聚合运算总是发生在分组运算之后(但分组运算后不一定总有聚合运算,前面已说过)。而且,还可以反过来说,只要被认定为是聚合运算(符合前述定义的运算),就一定可以用在分组之后。我们在下面会看到,这个理解将大幅度地扩展分组+聚合运算的应用范围。
除了这五种聚合运算外,有的数据库还提供了方差、标准差等聚合函数,其性质和这五种差不多,可以称为是常规的聚合运算。我们下面来研究业务上有意义的其它形式聚合运算。
1、返回记录
上述的常规聚合都是针对数值的运算,特别地,对于结构化数据来说,是针对某个字段(或表达式)的运算,返回值也是这些数值的运算结果。但有时候我们关心的不是结果数值本身,而是与结果数值相关的信息。
比如我们想从日志表中找出某个用户第一次登录时用的IP地址,而不是登录时刻。用标准SQL写这个运算大概是这样:
SELECT ip_address FROM LogTable WHERE user=? AND logintime=
(SELECT MIN(logintime) FROM LogTable WHERE user=?)
用子查询先计算出该用户的第一次登录的时刻,再查找出该时刻时用到的IP地址,这要把数据集遍历两次。
ORACLE提供了一个KEEP函数,可以不用子查询写出这样的运算:
SELECT MIN(ip_address) KEEP(DENSE_RANK FIRST ORDER BY logintime) FROM LogTable WHERE user=?
但是,我们关心的可能还不止是IP地址,还可能是日志表中的其它字段,比如所用浏览器、是否移动端等,其实就是关心最小值对应的那条完整记录。而由于SQL缺乏离散性,即使有KEEP函数,也不容易写出这种运算,要么每个字段分别用KEEP,要么还是用子查询遍历两次,都很繁琐。
如果有一个用于返回最大值/最小值对应记录而非值本身的聚合函数,那这个运算写起来就简单了,也只要遍历一次:
=LogTable.select(user=?).minp(logintime)
像前面说的,这样的聚合运算还可以用在GROUP中,比如找出每个用户首次登录的日志记录
=LogTable.group(user).(~.minp(logintime))
类似地,还可以有maxp方法用于返回最大值对应记录。
日志记录常常本来就是按事件发生时刻有序,利用这个特点时就不需要再用比较来计算最小值了,而是直接取出第一条即可。
=LogTable.select(user=?).first() // 聚合函数first返回第1个成员
在分组中也可以:
=LogTable.group(user).(~.first())
当然实际编码时也可以直接取集合成员,这里写成first只是为了强调可以把取某成员的动作理解为一种聚合运算。
这种运算较为常用,我们可以为group函数做一个选项:
=LogTable.group@1(user)
SQL建立在无序集合概念上,无法保证返回记录的次序,想写出这种运算就又需要人为制造序号后再用过滤条件来做。
2、返回集合
我们把上面的问题改一下:找出一群人中年龄最小的那些人的姓名。
和前述问题不同的是,同一个用户不会有多个相同的登录时间,但一批人中则可能有年龄相同的人,年龄最小的人可能不止一个。minp函数的返回值应当是一个集合才合理。
仔细观察我们在文章开始对聚合运算的定义,我们会发现,其实返回单值的要求并无必要,只要参数是集合,随便返回什么东西都可以认定为是聚合运算,这种定义下,返回集合的minp/maxp仍然可以作为聚合运算处理。
需要返回集合的聚合运算中,更常见是topN。
SQL并不把topN理解成一种聚合运算,而只是返回结果集时的一种修饰符。原理上,SQL会先把完整的结果集计算出来,然后再只取前N条返回。topN总是在排序动作之后,大集合的排序是个时间成本很高的动作,但其实只做topN并不需要全集的排序。这时候只能依靠数据库在工程上的优化,但这并不是总能做好的。另外,只作为结果集的修饰,那就不能把这个运算实施到分组子集上了,而且运算复杂化后优化也很难做了。
把topN理解成聚合运算后,一切都变得很轻松
=a=LogTable.select(user=?).top(logingtime,-2), a(2)-a(1) //某用户最后的两次登录时间间隔
=LogTable.groups(user;(a=~.top(logintime,-2),a(2)-a(1))) //每个用户最后的两次登录时间间隔
而且实施计算也不需要刻意地工程上优化,在分组后使用也能获得高性能。
topN也有返回记录的情况,即取出某个字段(表达式)在前N名的对应记录。和minp/maxp类似地,这需要再设计一个函数。
同样的,有序情况也会发生,像前面的日志计算,如果假定日志表已经针对事件时刻有序,那可以不必再用topN去做比较运算了。
=a=LogTable.select(user=?).last(2),a(2)-a(1) //聚合函数last(n)返回最后n个成员
=LogTable.groups(user;(a=~.last(2),a(2)-a(1)))
类似地,last函数也可以写成取集合成员的形式。
这里讨论了非常规聚合的两种常见情况,都是SQL不易支持的。当然按照定义还会有更多形式的聚合运算,即使这两种情况也还会有许多变种,比如取出排序位置居中的成员、取出针对某一字段的唯一值(DISTINCT)集合等。深入理解聚合运算及其与分组运算的关系,将能够扩展这些运算的应用范围,对计算的描述和实施都有不小的意义。
数据分析咨询请扫描二维码
若不方便扫码,搜微信号:CDAshujufenxi
在数据分析中,“正态分布” 是许多统计方法(如 t 检验、方差分析、线性回归)的核心假设 —— 数据符合正态分布时,统计检验的 ...
2025-10-28箱线图(Box Plot)作为展示数据分布的核心统计图表,能直观呈现数据的中位数、四分位数、离散程度与异常值,是质量控制、实验分 ...
2025-10-28在 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师的工作中,“分类变量关联分析” 是高频需求 —— 例如 “用户性别是否影响支付方式 ...
2025-10-28在数据可视化领域,单一图表往往难以承载多维度信息 —— 力导向图擅长展现节点间的关联结构与空间分布,却无法直观呈现 “流量 ...
2025-10-27这个问题问到了 Tableau 中两个核心行级函数的经典组合,理解它能帮你快速实现 “相对位置占比” 的分析需求。“index ()/size ( ...
2025-10-27对 CDA(Certified Data Analyst)数据分析师而言,“假设检验” 绝非 “套用统计公式的机械操作”,而是 “将模糊的业务猜想转 ...
2025-10-27在数字化运营中,“凭感觉做决策” 早已成为过去式 —— 运营指标作为业务增长的 “晴雨表” 与 “导航仪”,直接决定了运营动作 ...
2025-10-24在卷积神经网络(CNN)的训练中,“卷积层(Conv)后是否添加归一化(如 BN、LN)和激活函数(如 ReLU、GELU)” 是每个开发者都 ...
2025-10-24在数据决策链条中,“统计分析” 是挖掘数据规律的核心,“可视化” 是呈现规律的桥梁 ——CDA(Certified Data Analyst)数据分 ...
2025-10-24在 “神经网络与卡尔曼滤波融合” 的理论基础上,Python 凭借其丰富的科学计算库(NumPy、FilterPy)、深度学习框架(PyTorch、T ...
2025-10-23在工业控制、自动驾驶、机器人导航、气象预测等领域,“状态估计” 是核心任务 —— 即从含噪声的观测数据中,精准推断系统的真 ...
2025-10-23在数据分析全流程中,“数据清洗” 恰似烹饪前的食材处理:若食材(数据)腐烂变质、混杂异物(脏数据),即便拥有精湛的烹饪技 ...
2025-10-23在人工智能领域,“大模型” 已成为近年来的热点标签:从参数超 1750 亿的 GPT-3,到万亿级参数的 PaLM,再到多模态大模型 GPT-4 ...
2025-10-22在 MySQL 数据库的日常运维与开发中,“更新数据是否会影响读数据” 是一个高频疑问。这个问题的答案并非简单的 “是” 或 “否 ...
2025-10-22在企业数据分析中,“数据孤岛” 是制约分析深度的核心瓶颈 —— 用户数据散落在注册系统、APP 日志、客服记录中,订单数据分散 ...
2025-10-22在神经网络设计中,“隐藏层个数” 是决定模型能力的关键参数 —— 太少会导致 “欠拟合”(模型无法捕捉复杂数据规律,如用单隐 ...
2025-10-21在特征工程流程中,“单变量筛选” 是承上启下的关键步骤 —— 它通过分析单个特征与目标变量的关联强度,剔除无意义、冗余的特 ...
2025-10-21在数据分析全流程中,“数据读取” 常被误解为 “简单的文件打开”—— 双击 Excel、执行基础 SQL 查询即可完成。但对 CDA(Cert ...
2025-10-21在实际业务数据分析中,我们遇到的大多数数据并非理想的正态分布 —— 电商平台的用户消费金额(少数用户单次消费上万元,多数集 ...
2025-10-20在数字化交互中,用户的每一次操作 —— 从电商平台的 “浏览商品→加入购物车→查看评价→放弃下单”,到内容 APP 的 “点击短 ...
2025-10-20