邻接列表模型和层次结构

在本教程中，您将学习如何使用邻接列表模型来管理MySQL中的分层数据。

邻接列表模型介绍

分层数据无处不在。它可以是博客类别(栏目)，产品层次结构或组织结构。

有很多方法来管理MySQL中的层次数据，邻接列表模型可能是最简单的解决方案。 由于其简单性，邻接列表模型是开发人员和数据库管理员非常受欢迎的选择。

在邻接列表模型中，每个节点都有一个指向其父节点的指针。顶级节点没有父节点。 请参阅以下类别的电子产品：

img

在使用邻接列表模型之前，应该熟悉一些术语：

  • 电子设备(Electronics)是顶级节点或根节点。

  • 笔记本电脑，相机和照片，手机和配件(Laptops, Cameras & photo, Phones & Accessories)节点是Electronics节点的子节点。反之亦然Electronics节点是Laptops, Cameras & photo, Phones & Accessories节点的父节点。

  • 叶子节点是没有子节点的节点，例如Laptops，PC，Android，iOS等，而非叶节点是至少有一个子节点的节点。

  • 一个节点的子孙节点被称为后代节点。一个节点的父节点，祖父节点等也被称为祖先节点。

要对此类树进行建模，我们可以创建一个名为category的表，其中包含三个列：id，title和parent_id，如下所示：

CREATE TABLE category (
  id int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  title varchar(255) NOT NULL,
  parent_id int(10) unsigned DEFAULT NULL,
  PRIMARY KEY (id),
  FOREIGN KEY (parent_id) REFERENCES category (id) 
    ON DELETE CASCADE ON UPDATE CASCADE
);

表中的每一行都是由id列标识的树中的一个节点。 parent_id列是category表本身的外键。它像一个指向id列的指针。

插入数据

树的根节点没有父节点，因此parent_id设置为NULL。其他节点必须只有一个父节点。

要插入根节点数据，请将parent_id设置为NULL，如下所示：

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Electronics',NULL);

要插入非根节点，只需要将其parent_id设置为其父节点的ID值。 例如，Laptop & PC和Cameras & Photos，以及Phone & Accessories节点的parent_id设置为1，参考以下语句：

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Laptops & PC',1);

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Laptops',2);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('PC',2);

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Cameras & photo',1);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Camera',5);

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Phones & Accessories',1);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Smartphones',7);

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Android',8);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('iOS',8);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Other Smartphones',8);

INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Batteries',7);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Headsets',7);
INSERT INTO category(title,parent_id) 
VALUES('Screen Protectors',7);

查找根节点

根节点是没有父节点的节点。换句话说，它的parent_id为NULL：

SELECT
    id, title
FROM
    category
WHERE
    parent_id IS NULL;

查找节点的直接子节点

以下查询获取根节点的直接子节点，参考以下查询语句 -

SELECT
    id, title
FROM
    category
WHERE
    parent_id = 1;

查找叶节点

叶节点是没有子节点的节点。

SELECT
    c1.id, c1.title
FROM
    category c1
        LEFT JOIN
    category c2 ON c2.parent_id = c1.id
WHERE
    c2.id IS NULL;

查询整个树

以下递归公用表表达式(CTE)检索整个类别树。 请注意，自从MySQL 8.0起，CTE功能已经可用了。

WITH RECURSIVE category_path (id, title, path) AS
(
  SELECT id, title, title as path
    FROM category
    WHERE parent_id IS NULL
  UNION ALL
  SELECT c.id, c.title, CONCAT(cp.path, ' > ', c.title)
    FROM category_path AS cp JOIN category AS c
      ON cp.id = c.parent_id
)
SELECT * FROM category_path
ORDER BY path;

查询子树

以下查询获取ID为7的Phone＆Accessories的子树。

WITH RECURSIVE category_path (id, title, path) AS
(
  SELECT id, title, title as path
    FROM category
    WHERE parent_id = 7
  UNION ALL
  SELECT c.id, c.title, CONCAT(cp.path, ' > ', c.title)
    FROM category_path AS cp JOIN category AS c
      ON cp.id = c.parent_id
)
SELECT * FROM category_path
ORDER BY path;

得到以下结果 -

img

查询单个路径

要查询从下到上的单一路径，例如从iOS到Electronics，请使用以下语句：

WITH RECURSIVE category_path (id, title, parent_id) AS
(
  SELECT id, title, parent_id
    FROM category
    WHERE id = 10 -- child node
  UNION ALL
  SELECT c.id, c.title, c.parent_id
    FROM category_path AS cp JOIN category AS c
      ON cp.parent_id = c.id
)
SELECT * FROM category_path;

计算每个节点的级别

假设根节点的级别为0，下面的每个节点都有一个等于其父节点的级别加1的级别。

WITH RECURSIVE category_path (id, title, lvl) AS
(
  SELECT id, title, 0 lvl
    FROM category
    WHERE parent_id IS NULL
  UNION ALL
  SELECT c.id, c.title,cp.lvl + 1
    FROM category_path AS cp JOIN category AS c
      ON cp.id = c.parent_id
)
SELECT * FROM category_path
ORDER BY lvl;

如下所示 -

img

删除节点及其后代

要删除节点及其后代，只需删除节点本身，则所有后代将被删除的DELETE CASCADE自动删除

例如，要Laptops & PC节点及其子节点(Laptops , PC)，请使用以下语句：

DELETE FROM category 
WHERE
    id = 2;

删除节点并提升其后子节点

删除非叶节点并提升其后子节点：

  • 首先，将节点的直接子节点的parent_id更新为新父节点的ID。

  • 然后，删除节点。

例如，要删除Smartphones节点并其子项，例如Android，iOS，Other Smartphones节点：

首先，更新Smartphones的所有直接子节点项的parent_id：

UPDATE category 
SET 
    parent_id = 7 -- Phones & Accessories
WHERE
    parent_id = 5; -- Smartphones

其次，删除Smartphones节点：

DELETE FROM category 
WHERE
    id = 8;

两个语句都应该包含在一个事务中：

BEGIN;

UPDATE category 
SET 
    parent_id = 7 
WHERE 
    parent_id = 5;

DELETE FROM category 
WHERE 
    id = 8;

COMMIT;

移动子树

要移动子树，只需更新子树的顶级节点的parent_id。 例如，要移动Cameras & photo作为Phone and Accessories的子节点，可使用以下语句：

UPDATE category 
SET 
    parent_id = 7
WHERE
    id = 5;

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