数据库实验：分组查询与聚集函数的使用

news2025/4/16 7:19:37

引言
- 一、`GROUP BY`核心规则与常见错误
- 二、高级分组选项：`ROLLUP`、`CUBE`与`GROUPING SETS`
- 三、窗口函数：在原始行中显示分组聚合结果
- 四、`UNION ALL`合并结果集：解决冗余查询问题
- 五、实验体会
结语（附上实验中表格的信息）
- STUDENT057
- COURSE057
- TEACHER057
- SCORE057

引言

在数据库原理实验中，掌握数据分组查询（GROUP BY）和聚集函数（如AVG、MAX）的使用是核心目标。本次实验以“学生选课成绩”数据为例，深入实践了分组统计、高级分组选项（ROLLUP/CUBE）、窗口函数等关键技术，同时解决了多个典型问题。本文结合实验中的踩坑经历与收获，总结出一套实用的查询技巧。

一、`GROUP BY`核心规则与常见错误

1. 基础分组：非聚合列必须出现在GROUP BY中
问题场景：
执行以下语句时报错：

SELECT SNO, CNO, AVG(DEGREE) 
FROM SCORE057 
GROUP BY SNO;

错误信息：如图所示

在这里插入图片描述

原因分析：
GROUP BY要求所有非聚合列（如CNO）必须出现在分组字段中，否则数据库无法确定如何对这些列进行分组。

正确做法：
将分组字段补充完整：

SELECT SNO, CNO, AVG(DEGREE) 
FROM SCORE057 
GROUP BY SNO, CNO; -- 按学号和课程号分组

2. 分组后的筛选：HAVING与WHERE的区别
核心规则：

WHERE：在分组前过滤数据（针对原始行）。
HAVING：在分组后过滤数据（针对分组结果）。

示例：
查询平均成绩≥80分的学生学号：

SELECT S.SNO,S.SNAME, AVG(DEGREE) AS 平均分 
FROM SCORE057 SC
JOIN student057 S ON SC.Sno= S.Sno
GROUP BY S.SNO,S.SNAME
HAVING AVG(DEGREE) >= 80; -- 对分组后的平均分进行筛选

查询结果如下图所示：
在这里插入图片描述

二、高级分组选项：`ROLLUP`、`CUBE`与`GROUPING SETS`

1. ROLLUP：层级汇总（从右到左）
作用：生成多级汇总行，用于快速计算“分组+总计”。
示例：

SELECT SNO, CNO, AVG(DEGREE)平均 
FROM SCORE057 
GROUP BY SNO, CNO WITH ROLLUP;

结果：
在这里插入图片描述

结果特点：

先按(SNO, CNO)分组，再按SNO汇总（CNO为NULL），最后生成全表汇总（SNO和CNO均为NULL）。
适用于生成“部门→小组→总计”类层级报表。

2. CUBE：全组合汇总
作用：生成所有可能的分组组合（包括单个字段、交叉组合、全汇总）。
示例：

SELECT SNO, CNO, AVG(DEGREE) 平均
FROM SCORE057 
GROUP BY CUBE(SNO, CNO);

结果：
在这里插入图片描述

结果特点：

包含(SNO, CNO)、SNO单独分组、CNO单独分组、全汇总（NULL, NULL）等所有组合。
适用于多维数据分析（如按学生、课程、全局的成绩汇总）。

3. GROUPING SETS：自定义分组组合
作用：按需指定分组方式，避免生成冗余的汇总行。
示例：

SELECT SNO, CNO, AVG(DEGREE) 平均分
FROM SCORE057 
GROUP BY GROUPING SETS (SNO, CNO); -- 仅按SNO和按CNO分组

结果：
在这里插入图片描述

结果特点：

生成SNO单独分组和CNO单独分组的结果，无交叉汇总。
灵活控制分组粒度，提升查询效率。

三、窗口函数：在原始行中显示分组聚合结果

场景需求：
查询学生的“学号、课程号、成绩”，并在每行显示该学生的平均分（按学号分区）和该课程的平均分（按课程号分区）。

解决方案：AVG() OVER (PARTITION BY ...)

SELECT 
  S.SNO 学号, 
  S.SNAME 姓名, 
  C.CNO 课程号, 
  C.CNAME 课程名, 
  SC.DEGREE 成绩,
  AVG(SC.DEGREE) OVER (PARTITION BY S.SNO) AS 学生平均分, -- 按学号分区
  AVG(SC.DEGREE) OVER (PARTITION BY C.CNO) AS 课程平均分 -- 按课程号分区
FROM STUDENT057 S
JOIN SCORE057 SC ON S.SNO = SC.SNO
JOIN COURSE057 C ON SC.CNO = C.CNO;

查询结果：
在这里插入图片描述

四、`UNION ALL`合并结果集：解决冗余查询问题

场景需求：
分别查询“每门课程的平均分”和“每位学生的平均分”，并将结果合并为一个报表，避免重复列。如果按照上题所示的查询方法进行查询会发现查询结果过度冗余，影响表格的阅读。

解决方案：分两次查询后合并

SELECT  '平' AS 学号, '均 ' AS 姓名, c.CNO AS 课程号, c.CNAME AS 课程名, AVG(sc.DEGREE) AS 平均
FROM  SCORE057 sc
JOIN COURSE057 c ON sc.CNO = c.CNO
GROUP BY  c.CNO, c.CNAME
UNION ALL
SELECT  s.SNO AS 学号,s.SNAME AS 姓名, '平' AS 课程号,'均' AS 课程名, AVG(sc2.DEGREE) AS 平均
FROM STUDENT057 s
JOIN SCORE057 sc2 ON s.SNO = sc2.SNO
GROUP BY  s.SNO, s.SNAME;