樹形結構在關係數據庫中的設計

在程序設計中，常常以樹形結構表示數據的層次關係，如菜單的結構、商品的分類等。

這樣的層次結構在關係數據庫中難以直觀地表示。常見的一種作法是用一個字段指向上級節點來表示記錄的上下級關係。

fid	pid	fname
1		Food
2	1	Fruit
3	2	Red
4	3	Cherry
5	2	Yellow
6	5	Banana
7	1	Meat
8	7	Beef
9	7	Pork

當要查詢某一節點的上一級節點，好比 Beff，能夠查詢 Beff(pid=7) 指向的那條記錄。

SELECT * FROM food WHERE fid = 7;

當要查詢某一節點的下一級節點，好比 Fruit，能夠查詢 pid 指向 Fruit(fid=2) 的記錄。

SELECT * FROM food WHERE pid = 2;

 

另有一種基於左右值編碼的設計，這種設計方式的表結構以下：

fid	fname	lft	rgt
1	Food	1	18
2	Fruit	2	11
3	Red	3	6
4	Cherry	4	5
5	Yellow	7	10
6	Banana	8	9
7	Meat	12	17
8	Beef	13	14
9	Pork	15	16

fid 跟節點的層次徹底沒有關係，僅僅用來標識節點。引入了左右值來表示節點之間的關係，以下圖所示。

這樣的設計可以方便地遍歷一棵樹，從左值數到右值即是先序遍歷了一棵（子）樹。更多詳細的設計，參見 http://www.sitepoint.com/hierarchical-data-database/ 和 http://blog.csdn.net/monkey_d_meng/article/details/6647488

 

最後一種本身想到的設計：用字符串 str 來標識節點，並約定標識其上級節點的字符串爲 substr(str, 1, length(str)-1)。例如，有一節點的以 "abc" 標識，則其上級節點以 "ab" 標識。

fid	fname
a	Food
aa	Fruit
aaa	Red
aaaa	Cherry
aab	Yellow
aaba	Banana
ab	Meat
aba	Beef
abb	Pork

當要查詢某一節點的上一級節點，好比 Beff，由於 Beff 的 fid 爲 "aba"， 因此其上級節點的 fid 爲 "ab"。

SELECT * FROM food WHERE fid = 'ab';

當要查詢某一節點的路徑，好比 Beff，由於 Beff 的 fid 爲 "aba"，全部其路徑爲 a/ab/aba。

SELECT * FROM food WHERE fid IN ('a', 'ab', 'aba') ORDER BY fid;

當要查詢某一節點的下一級節點，好比 Fruit，由於 Fruit 的 fid 爲 "aa"，因此其下一級節點的 fid 是以 "aa" 開頭且比 "aa" 多一個字符的字符串。

SELECT * FROM food WHERE fid LIKE 'aa_';

當要查詢某一節點的全部下級節點，好比 Fruit，由於 Fruit 的 fid 爲 "aa"，因此其全部下級節點的 fid 是以 "aa" 開頭的字符串。

SELECT * FROM food WHERE fid LIKE 'aa%' AND fid != 'aa';

 

總結

第一種設計方式， 直觀方便，可是在對樹的遍歷過程當中須要遞歸查詢，數據量大時，對效率的影響很大。這種設計適合的場景：1) 數據量不大的時候； 2) 只會常常查詢節點的下一級節點而不會頻繁查詢節點的全部下級節點。

基於左右值編碼的設計方式，消除了遍歷樹時的遞歸操做，查詢效率高，可是設計較爲複雜，增刪節點的代價較大。

第三種設計方式，一樣刪除了遍歷樹是的遞歸操做，不管是廣度優先搜索（ORDER BY LENGTH(fid)）仍是深度優先搜索（ORDER BY fid），都極爲方便。這種設計在增刪節點時會影響着節點的全部下級節點的標識編碼。這種設計方式適合的場景：1) 樹形結構基本穩定，不多須要對其增刪節點； 2) 須要頻繁地查詢某個節點的全部下級節點。