树形结构SQL结构设计

业务中经常有一些树形结构设计,比如公司的组织架构、服务调用链路等,每个节点都有子节点和父节点,树的深度又是不确定的,这时候sql结构该怎么设计呢?

1、路径枚举模型

在这种模型中,我们为每个节点存储一个字符串路径,表示从根节点到该节点的路径。例如,1/3/7 表示节点7是节点3的子节点,而节点3又是节点1的子节点。

create table org (
id int(11),
name varcher(32),
parent_id int(11),
path varchar(100)
);

这种方法简单直观,但当树变得很大或很深时,路径可能会变得非常长。

1.1 查询某个节点的所有子节点

SELECT * FROM org WHERE path LIKE '1/2/%/'
// 1/2/ 为某个节点的path路径

1.2 查询某个节点的所有父节点

// 查询1/2/10的所有祖先
SELECT * FROM org WHERE "1/2/10/" LIKE path + '%' 

1.3 更新节点的路径

//组织结构变更,
UPDATE org SET path = REPLACE(path, '1/2/', '1/2/10/') WHERE path LIKE '1/2/%';

2、闭包模型

闭包模型是一个专门为存储树形结构而设计的表。
包含一张节点基础信息表,以及 一个包含节点与其所有祖先节点之间关系的关系列表;

这种方法允许你高效地查询任何两个节点之间的所有路径。

create table org(
id int(11),
name varcher(32)
);

create table org_node (
id int(11),
parent_id int(11),
child_id int(11),
depth int(4) commit '从祖先到后代的深度'
);

2.1 删除节点的所有子节点

DELETE FROM org_node WHERE parent_id = 2

2.2 查询节点的所有子节点

SELECT n.id, n.name
FROM org n
JOIN org_node c ON n.id = c.child_id 
WHERE c.parent_id = 1 AND c.depth > 0;

2.3 新增节点

//如果要给CTO增加一个MGR2成员,则需要进行以下操作:

//1、为MGR2分配一个唯一的ID,并将其添加到nodes表中。
INSERT INTO org (name) VALUES ('MGR2'); //ID=10

//2、在closure表中插入自身的节点
INSERT INTO org_node (10, 10, 0)
//3、添加新的记录到closure表中,以捕获CTO与MGR2之间的关系。在此示例中,CTO是祖先,MGR2是后代,因此我们需要在org_node表中添加一条记录,其中parent_id是CTO的ID,child_id是MGR2的ID,depth为2

INSERT INTO org_node (parend_id, child_id, depth)
SELECT a.parend_id, d.child_id, a.depth + d.depth + 1
FROM org_node a, org_node d
WHERE a.child_id = 2 AND d.parend_id = 10;

3、嵌套集模型

就是最简单的树形结构,org表包含节点的id、名称等属性。关系表org_node 用来存储节点之间的关系,其中每一行记录包含一个祖先节点和一个后代节点的id,它们之间建立了一条从祖先到后代的路径。

create table org(
id int(11),
name varcher(32)
);

create table org_node (
id int(11),
parent_id int(11),
child_id int(11),
);

3.1 统计一个节点的所有子节点

SELECT child.*
FROM org AS parent
JOIN org_node relationships ON parent.id = relationships.parent_id
JOIN nodes AS child ON relationships.child_id= child.id
WHERE parent.id = ?

3.2 新插入节点

// 新建一个节点
INSERT INTO org (name) VALUES ('new_node');

// 添加新节点和其父节点之间的关系
INSERT INTO org_node(parent_id, child_id)
SELECT parent.id, new_node.id
FROM org  AS parent
WHERE parent.name = 'parent_node'
CROSS JOIN org  AS new_node
WHERE new_node.name = 'new_node';

3.2 查看一个节点下所有下属的节点

//需要递归查询

3.3 删除一个节点的所有后续节点

//递归删除 

4、 优缺点对比

4.1 路径枚举

  • 优点
    查询节点的所有祖先和后代节点更高效;
    层级深度易于确定;

  • 缺点
    更新节点需要更新大量的关系数据;
    数据增加时占用存储空间更大;

数据完整性无法保证;

4.2 闭包

  • 优点
    不需要递归操作;
    查询节点的所有祖先和后代节点更高效;
    层级深度易于确定;

  • 缺点
    更新节点需要更新大量的关系数据;
    层级深度大时,数据增加时占用存储空间更大

4.3 嵌套集

  • 优点
    简单易懂,易于实现;
    节点查询和遍历相对容易;

  • 缺点
    删除或更新节点需要递归操作,性能可能不佳;
    节点的层级深度不易确定;

从工作中实践来看,对于节点关系比较复杂的场景(比如,对于不同节点权限的控制),使用嵌套集模型是最优的,不需要像嵌套集一样总是递归操作,也不用像闭包模型一样考虑数量太大的问题。

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