TSql CTE 递归原理探究

TSQL脚本能实现递归查询，用户使用共用表表达式 CTE（Common Table Expression），只需要编写少量的代码，就能实现递归查询。本文详细介绍CTE递归调用的特性和使用示例，递归查询主要用于层次结构的查询，从叶级（Leaf Level）向顶层（Root Level）查询，或从顶层向叶级查询，或递归的路径（Path）。

一，递归查询原理

递归调用是指自己调用自己，使用CTE实现递归查询必须满足三个条件：初始条件，递归调用表达式，终止条件，CTE 递归查询的伪代码如下：

WITH cte_name ( column_name [,...n] )
AS
(
--Anchor member is defined
CTE_query_definition
UNION ALL
--Recursive member is defined referencing cte_name
CTE_query_definition
)
-- Statement using the CTE
SELECT *
FROM cte_name

1，递归查询至少包含两个子查询：

• 第一个子查询称作定点（Anchor）子查询：定点查询只是一个返回有效表的查询，用于设置递归的初始值；
• 第二个子查询称作递归子查询：该子查询调用CTE名称，触发递归查询，实际上是递归子查询调用递归子查询；
• 两个子查询使用union all，求并集；

2，CTE的递归终止条件

递归查询没有显式的递归终止条件，只有当递归子查询返回空结果集（没有数据行返回）或是超出了递归次数的最大限制时，才停止递归。

默认的递归查询次数是100，可以使用查询提示（hint）：MAXRECURSION 控制递归的最大次数：OPTION( MAXRECURSION 16)；如果允许无限制的递归次数，使用查询提示：option(maxrecursion 0)；当递归查询达到指定或默认的 MAXRECURSION 数量限制时，SQL Server将结束查询并返回错误，如下：

The statement terminated. The maximum recursion 10 has been exhausted before statement completion.

事务执行失败，该事务包含的所有操作都被回滚。在产品环境中，慎用maxrecursion 查询提示，推荐通过 where 条件限制递归的次数。

3，递归步骤

step1：定点子查询设置CTE的初始值，即CTE的初始值Set0；

递归调用的子查询过程：递归子查询调用递归子查询；

step2：递归子查询第一次调用CTE名称，CTE名称是指CTE的初始值Set0，第一次执行递归子查询之后，CTE名称是指结果集Set1；

step3：递归子查询第二次调用CTE名称，CTE名称是指Set1，第二次执行递归子查询之后，CTE名称是指结果集Set2；

step4：在第N次执行递归子查询时，CTE名称是指Set(N-1)，递归子查询都引用前一个递归子查询的结果集；

Step5：如果递归子查询返回空数据行，或超出递归次数的最大限制，停止递归；

二，递归查询示例（员工职称）

1，创建测试数据

ManagerID是UserID的父节点，这是一个非常简单的层次结构模型。

use tempdb
go 

create table dbo.dt_user
(
    UserID int,
    ManagerID int,
    Name Nvarchar(10)
)

insert into dbo.dt_user
select 1,-1,N'Boss'
union all
select 11,1,N'A1'
union all
select 12,1,N'A2'
union all
select 13,1,N'A3'
union all
select 111,11,N'B1'
union all
select 112,11,N'B2'
union all
select 121,12,N'C1'

2，查询每个User的的直接上级Manager

;with cte as
(
select UserID,ManagerID,name,name as ManagerName
from dbo.dt_user
where ManagerID=-1

union all
select c.UserID,c.ManagerID,c.Name,p.name as ManagerName
from cte P
inner join dbo.dt_user c
    on p.UserID=c.ManagerID
)
select UserID,ManagerID,Name,ManagerName
from cte
order by UserID

step1：查询ManagerID=-1，作为root node，这是递归查询的起始点。

step2：迭代公式是 union all 下面的查询语句。在查询语句中调用中cte，而查询语句就是cte的组成部分，即 “自己调用自己”，这就是递归的真谛所在。

所谓迭代，是指每一次递归都要调用上一次查询的结果集，Union ALL是指每次都把结果集并在一起。

step3-N，迭代公式利用上一次查询返回的结果集执行特定的查询，直到CTE返回null 或达到最大的迭代次数，默认值是32。最终的结果集是迭代公式返回的各个结果集的并集，求并集是由Union All 子句定义的，并且只能使用Union ALL。

3，查询路径，在层次结构中查询子节点到父节点的path

;with cte as
(
select UserID,ManagerID,name,cast(name as nvarchar(max)) as ReportPath
from dbo.dt_user
where ManagerID=-1

union all
select c.UserID,c.ManagerID,c.Name,c.name+'->'+p.ReportPath as ReportPath
from cte P
inner join dbo.dt_user c
    on p.UserID=c.ManagerID
)
select UserID,ManagerID,Name,ReportPath
from cte
order by UserID

查询结果如下截图：

三，递归查询示例（行政区划）

1，需求模拟

在TSQL中实现层次结构，例如有这样一种数据结构，省，市，县，乡，村，如何使用一张表表示这种数据结构，并且允许是不对称的，例如，上海市是个直辖市，没有省份。

create table dbo.hierarchy
(
ID  int not null primary key,
--type int not null,
ParentID int not null,
name varchar(100) not null
)

type表示类型，可以设置：省，Type是1；市，type是2，以此类推。

ParentID标识的是父级ID，例如信阳市的ParentID是河南省的ID。

2，插入测试数据

测试数据格式说明了归属关系，博主懒，去掉type字段。

insert into dbo.hierarchy
values(1,0,'河南省')
,(2,1,'信阳市'),(3,2,'淮滨县'),(4,3,'芦集乡'),(12,3,'邓湾乡'),(13,3,'台头乡'),(14,3,'谷堆乡')
              ,(8,2,'固始县'),(9,8,'李店乡')
              ,(10,2,'息县'),(11,10,'关店乡')
,(5,1,'安阳市'),(6,5,'滑县'),(7,6,'老庙乡')
,(15,1,'南阳市'),(16,15,'方城县')
,(17,1,'驻马店市'),(18,17,'正阳县')

select *
from dbo.hierarchy
order by ParentID

3，实现由父级向子级的查询

由于实际的数据可能有很多，所以，要想获取河南省下的所有市，县，乡，村等信息，必须使用递归查询

;with cte(Id,ParentID,Name) as
(
select *
from dbo.hierarchy
where id=1

union all
select h.*
from dbo.hierarchy h
inner join cte c on h.ParentID=c.id
--where c.id!=h.ID
)
select *
from cte
order by ParentID

如果要查看向内递归到多少level，可以使用派生列，level=0是省level，level=1是市level，依次类推。

;with cte(Id,ParentID,Name,Level) as
(
select ID,ParentID,Name,0 as Level
from dbo.hierarchy
where id=1

union all
select h.ID,h.ParentID,h.Name,c.Level+1 as Level
from dbo.hierarchy h
inner join cte c on h.ParentID=c.id
--where c.id!=h.ID
)
select *
from cte
order by ParentID

查询结果如图：

4，由子级向父级的递归查询

;with cte as
(
select ID,ParentID,name
from dbo.hierarchy
where id=4 --芦集乡的ID

union all
select h.ID,h.ParentID,h.name
from dbo.hierarchy h
inner join cte c on h.id=c.ParentID
)
select ID,ParentID,name
from cte
order by ParentID

查询结果如图：

参考文档：

Recursive Queries Using Common Table Expressions

WITH common_table_expression (Transact-SQL)