【数据蒋堂】第 24 期：非等值分组

前一期 【数据蒋堂】第 23 期：还原分组运算的本意

我们在上一期研究了分组运算的实质，即将一个集合按某种规则拆分成若干子集。不过，上期的关注重点在于还原分组运算的步骤，而没有讨论拆分规则，例子中都是用某些字段（或表达式）来定义拆分规则，也就是 SQL 中使用的方法。

我们把这种拆分方式称为等值分组。

等值分组在数学上的描述，相当于在一个集合上定义了一个等价关系：分组字段（表达式）相等的成员（记录）就认为等价。

等价关系是指满足如下条件的关系：

1）交换性，若 a=b 则 b=a

2）传递性，若 a=b,b=c 则 a=c

3）排他性，对任何 a,b，a=b 和 a!=b 有且只有一个成立

可以证明，任何等价关系一定能把原集合完全划分成若干个子集，每个子集中的成员互相等价。

完全划分具有这样的性质：

1）没有空子集

2）原集合的任何成员都属于且只属于某一个子集

考查等值分组，我们会发现它能够精确地满足等价关系的定义，因而等值分组的结果一定是完全划分。

有等值分组和完全划分，那是不是还有非等值分组和不完全划分？还有没有别的方式产生完全划分？这些是否有业务意义呢？

答案是肯定的。

比如我们要统计男女员工数量。我们可以写成这样：

 SELECT gender,COUNT(*) FROM employee GROUP BY gender
 SELECT gender,COUNT(*) FROM employee GROUP BY gender

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧!

但如果公司员工全是男性或女性，这个运算结果就只有一行了，那可能就不是我们想要的了。

为解决这个问题，我们可以设计这样一种分组方案：先罗列出一个基准集合，然后将待分组集合成员的某个属性（字段或表达式）与基准集合成员比较，相同者则分到一个子集中，最后拆分出来的子集数量和基准集合成员数是相同的。这种分组我们称为对位分组。

使用对位分组统计男女员工数量可以写成这样：

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧! a=\[男,女\] // 基准集合
 
 g=employee.align(a,gender) // 设计函数align实现对位分组，拆分集合
 
 g.new(a(#),~.len()) // 用分组子集计算汇总
 a=\[男,女\] // 基准集合
 
 g=employee.align(a,gender) // 设计函数align实现对位分组，拆分集合
 
 g.new(a(#),~.len()) // 用分组子集计算汇总

可以想象，这种对位分组在日常统计中是很常见的，比如按地区、按部门统计，都可以事先把基准集合列出来，而且我们经常还要求结果集必须按基准集合的次序出现，而等值分组不能保证这个次序，还要再排序（排序时还是要提供这个基准集合，原集合成员属性中没有这个信息）。

对位分组可能出现空子集，它也不能保证任何原集合的成员都被拆到某个子集中（比如有些不重要的成员没有被列入基准集合），不过对位分组能保证每个成员最多只出现在一个子集中。

我们还能把对位分组推广成更一般的枚举分组。

枚举分组是指，事先指定一组条件，将待分组集合的成员作为参数计算这批条件，条件成立者都被划分到与该条件对应的一个子集中，结果集的子集和事先指定的条件一一对应。

比如，将员工按年龄段分组统计人数：

 a=\[?<=30,?<=40,?>40\] // 用?表示要代入的参数
 
 g=employee.enum(a,age) // 设计函数enum实现枚举分组，拆分集合
 
 ….
 a=\[?<=30,?<=40,?>40\] // 用?表示要代入的参数
 
 g=employee.enum(a,age) // 设计函数enum实现枚举分组，拆分集合
 
 ….

显然，枚举分组在日常业务中也是不少见的。

枚举分组和对位分组很象，都需要先列出一个基准集合，事实上，对位分组就是一种特殊的枚举分组。不过，不同的是，枚举分组可能制造出有重复成员的子集，也就是可重分组。

欢迎大家来到IT世界,在知识的湖畔探索吧! a=\[?<=30,?>20 && ?<=40,?>50\] // 条件有重叠
 
 g=employee.enum(a,age)
 a=\[?<=30,?>20 && ?<=40,?>50\] // 条件有重叠
 
 g=employee.enum(a,age)

可重分组在实际业务中相对罕见一些，不过了解一下也有助于再次理解分组运算的实质。

表面上看，对位分组和枚举分组和 SQL 的 GROUP BY 差别很大，但理解了分组运算的本质后，就会明白它们其实是一回事：把某个集合拆分成若干子集。只是拆分的方法各有不同。

还有其它不完全依赖于成员属性的分组方式，但仍然是一种“把集合拆成子集”的方法，我们在后续文章会再提及。

还有一个问题，SQL 只提供了等值分组，那会不会不够用呢？用 SQL 又是如何解决对位分组和枚举分组问题的？

其实 SQL 的运算能力是完备的，上述两种非等值分组都可以转换成等值分组，就是会麻烦一些。

对于对位分组，可以用基准集合和待分组集合做 LEFT JOIN，对这个结果集再做 GROUP BY 就可以得到相同的效果。注意一定要用 LEFT JOIN，用 JOIN 可能会失去空子集，用 FULL JOIN 又会多出基准集合之外的成员。枚举分组也是类似，但语句会更复杂些，要根据枚举条件去设计 JOIN 的条件，难以给出通用写法。