什么是递归查询
递归查询是PostgreSQL中一种强大的查询技术，它允许我们处理具有层次结构或递归关系的数据。在现实世界的许多场景中，数据往往呈现出树状或层级结构，比如组织架构、分类目录、文件系统、菜单结构等。传统的SQL查询难以优雅地处理这类问题，而递归查询提供了一种自然且高效的解决方案。
递归查询使用 WITH RECURSIVE 语句实现，它通过CTE（Common Table Expression）的形式定义一个可以调用自身的查询。递归查询通常由三个部分组成：初始查询、递归部分和终止条件。
递归查询的基本结构
递归查询的基本语法如下：
WITH RECURSIVE cte_name AS (
-- 初始查询（锚点）
SELECT columns FROM table WHERE condition
UNION ALL
-- 递归部分
SELECT columns FROM table JOIN cte_name ON condition
)
SELECT * FROM cte_name;
组织架构查询案例
让我们通过一个典型的组织架构案例来理解递归查询的工作原理。假设我们有一个员工表，其中每个员工都有一个上级领导：
-- 员工表结构
CREATE TABLE employees (
id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
manager_id INTEGER REFERENCES employees(id),
department VARCHAR(50)
);
-- 示例数据
INSERT INTO employees VALUES
(1, 'CEO', NULL, 'Executive'),
(2, 'CTO', 1, 'Technology'),
(3, 'CFO', 1, 'Finance'),
(4, 'Tech Lead', 2, 'Technology'),
(5, 'Developer', 4, 'Technology'),
(6, 'QA Engineer', 4, 'Technology');
现在我们要查询CEO下的所有下属，包括直接下属和间接下属：
WITH RECURSIVE subordinates AS (
-- 初始查询：找到CEO（锚点）
SELECT id, name, manager_id, department, 0 as level
FROM employees
WHERE name = 'CEO'
UNION ALL
-- 递归部分：查找每个员工的直接下属
SELECT e.id, e.name, e.manager_id, e.department, s.level + 1
FROM employees e
INNER JOIN subordinates s ON s.id = e.manager_id
)
SELECT * FROM subordinates ORDER BY level, name;
这个查询首先找到CEO作为起点，然后递归地查找每个员工的下属，直到没有更多下属为止。
分类树结构查询
另一个常见的应用场景是处理分类树结构，比如电商网站的商品分类：
CREATE TABLE categories (
id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
parent_id INTEGER REFERENCES categories(id)
);
INSERT INTO categories VALUES
(1, 'Electronics', NULL),
(2, 'Computers', 1),
(3, 'Phones', 1),
(4, 'Laptops', 2),
(5, 'Desktops', 2),
(6, 'Gaming Laptops', 4),
(7, 'Business Laptops', 4);
要查询某个分类下的所有子分类，包括直接子分类和间接子分类：
WITH RECURSIVE category_tree AS (
-- 初始查询：从指定分类开始
SELECT id, name, parent_id, 0 as level, CAST(name AS TEXT) as path
FROM categories
WHERE id = 1 -- 从Electronics开始
UNION ALL
-- 递归部分：查找子分类
SELECT c.id, c.name, c.parent_id, ct.level + 1,
CAST(ct.path || ' -> ' || c.name AS TEXT) as path
FROM categories c
INNER JOIN category_tree ct ON ct.id = c.parent_id
)
SELECT id, name, level, path
FROM category_tree
ORDER BY path;
高级递归查询技巧
1. 防止无限循环
在设计递归查询时，必须考虑防止无限循环的情况。PostgreSQL默认限制递归深度为100层，但我们可以使用 CYCLE 子句来更明确地处理循环：
WITH RECURSIVE employee_hierarchy AS (
SELECT id, name, manager_id, 0 as level
FROM employees
WHERE manager_id IS NULL
UNION ALL
SELECT e.id, e.name, e.manager_id, eh.level + 1
FROM employees e
INNER JOIN employee_hierarchy eh ON eh.id = e.manager_id
) CYCLE id SET is_cycle USING cycle_path
SELECT id, name, level, is_cycle
FROM employee_hierarchy
WHERE NOT is_cycle;
2. 搜索顺序控制
我们可以使用 SEARCH 子句来控制结果的排序方式：
WITH RECURSIVE org_chart AS (
SELECT id, name, manager_id, 0 as level
FROM employees
WHERE manager_id IS NULL
UNION ALL
SELECT e.id, e.name, e.manager_id, oc.level + 1
FROM employees e
INNER JOIN org_chart oc ON oc.id = e.manager_id
) SEARCH DEPTH FIRST BY name SET order_col
SELECT id, name, level
FROM org_chart
ORDER BY order_col;
实际应用场景
文件系统路径查询
在模拟文件系统结构时，递归查询可以用来构建完整的路径：
CREATE TABLE filesystem (
id SERIAL PRIMARY KEY,
name VARCHAR(100),
parent_id INTEGER REFERENCES filesystem(id),
is_directory BOOLEAN
);
WITH RECURSIVE file_path AS (
SELECT id, name, parent_id, CAST(name AS TEXT) as full_path
FROM filesystem
WHERE parent_id IS NULL
UNION ALL
SELECT fs.id, fs.name, fs.parent_id,
CAST(fp.full_path || '/' || fs.name AS TEXT)
FROM filesystem fs
INNER JOIN file_path fp ON fs.parent_id = fp.id
)
SELECT full_path FROM file_path WHERE name = 'document.pdf';
社交网络关系查询
在社交网络中，递归查询可以用来查找朋友的朋友关系：
WITH RECURSIVE friend_network AS (
-- 起始用户
SELECT user_id, friend_id, 0 as depth
FROM friendships
WHERE user_id = 1
UNION ALL
-- 查找朋友的朋友，最多3层
SELECT fn.user_id, f.friend_id, fn.depth + 1
FROM friendships f
INNER JOIN friend_network fn ON fn.friend_id = f.user_id
WHERE fn.depth < 3
)
SELECT DISTINCT friend_id FROM friend_network WHERE depth > 0;
性能优化建议
索引优化
为递归查询中的连接字段创建索引可以显著提升性能：
CREATE INDEX idx_employees_manager ON employees(manager_id);
CREATE INDEX idx_categories_parent ON categories(parent_id);
限制递归深度
在可能的情况下，限制递归深度避免不必要的计算：
WITH RECURSIVE limited_tree AS (
SELECT id, parent_id, 0 as level
FROM categories
WHERE parent_id IS NULL
UNION ALL
SELECT c.id, c.parent_id, lt.level + 1
FROM categories c
INNER JOIN limited_tree lt ON c.parent_id = lt.id
WHERE lt.level < 5 -- 限制最多5层
)
SELECT * FROM limited_tree;
总结
PostgreSQL的递归查询功能为处理层次化数据提供了强大而灵活的工具。通过WITH RECURSIVE语句，我们可以优雅地解决组织架构查询、分类树遍历、文件路径构建等复杂问题。掌握递归查询的使用技巧，不仅能够简化复杂的数据处理逻辑，还能显著提升查询效率。在实际应用中，需要注意防止无限循环、优化索引设计，并合理控制递归深度，以确保查询的性能和稳定性。
