樹形結構表3種設計分析分享

簡介

在開發中經常遇到樹形結構的場景，本文將以部門表為例對比幾種設計的優缺點；

問題

需求背景：根據部門檢索人員，
問題：選擇一個頂級部門情況下，跨級展示當前部門以及子部門下的所有人員，表怎么設計更合理 ？

遞歸嗎 ？遞歸可以解決，但是勢必消耗性能
設計1：鄰接表

注:（常見父Id設計）

表設計

CREATE TABLE `dept_info01` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`dept_id` int(10) NOT NULL COMMENT '部門id',
`dept_name` varchar(100) NOT NULL COMMENT '部門名稱',
`dept_parent_id` int(11) NOT NULL COMMENT '父部門id',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創建時間',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改時間',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

這樣是最常見的設計，能正確的表達菜單的樹狀結構且沒有冗余數據，但在跨層級查詢需要遞歸處理。

SQL示例

1.查詢某一個節點的直接子集

SELECT * FROM dept_info01 WHERE dept_parent_id =1001

優點

結構簡單 ;
缺點

1.不使用遞歸情況下無法查詢某節點所有父級，所有子集

設計2：路徑枚舉

在設計1基礎上新增一個父部門id集字段，用來存儲所有父集，多個以固定分隔符分隔，比如逗號。

表設計

CREATE TABLE `dept_info02` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`dept_id` int(10) NOT NULL COMMENT '部門id',
`dept_name` varchar(100) NOT NULL COMMENT '部門名稱',
`dept_parent_id` int(11) NOT NULL COMMENT '父部門id',
`dept_parent_ids` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '父部門id集',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創建時間',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改時間',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

SQL示例

1.查詢所有子集
1).通過模糊查詢

SELECT
*
FROM
dept_info02
WHERE
dept_parent_ids like '%1001%'

2).推薦使用 FIND_IN_SET 函數

SELECT
* 
FROM
dept_info02 
WHERE
FIND_IN_SET( '1001', dept_parent_ids )

優點

方便查詢所有的子集 ;
可以因此通過比較字符串dept_parent_ids長度獲取當前節點層級 ;

### 缺點
新增節點時需要將dept_parent_ids字段值處理好 ;
dept_parent_ids字段的長度很難確定，無論長度設為多大，都存在不能夠無限擴展的情況 ;
節點移動復雜，需要同時變更所有子集中的dept_parent_ids字段值 ;

設計2：閉包表

閉包表是解決分級存儲的一個簡單而優雅的解決方案，這是一種通過空間換取時間的方式 ;
需要額外創建了一張TreePaths表它記錄了樹中所有節點間的關系 ;
包含兩列，祖先列與后代列，即使這兩個節點之間不是直接的父子關系；同時增加一行指向節點自己 ;
表設計

主表

CREATE TABLE `dept_info03` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`dept_id` int(10) NOT NULL COMMENT '部門id',
`dept_name` varchar(100) NOT NULL COMMENT '部門名稱',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創建時間',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改時間',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

祖先后代關系表

CREATE TABLE `dept_tree_path_info` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`ancestor` int(10) NOT NULL COMMENT '祖先id',
`descendant` int(10) NOT NULL COMMENT '后代id',
`depth` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '層級深度',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

注：depth 層級深度字段 ，自我引用為 1，直接子節點為 2，再一下層為 3，一次類推，第幾層就是幾 。

 

SQL示例

插入新節點

INSERT INTO dept_tree_path_info (ancestor, descendant,depth)
SELECT t.ancestor, 3001,t.depth+1 FROM dept_tree_path_info AS t 
WHERE t.descendant = 2001
UNION ALL
SELECT 3001,3001,1

查詢所有祖先

SELECT
c.*
FROM
dept_info03 AS c
INNER JOIN dept_tree_path_info t ON c.dept_id = t.ancestor
WHERE
t.descendant = 3001

查詢所有后代

SELECT
c.*
FROM
dept_info03 AS c
INNER JOIN dept_tree_path_info t ON c.dept_id = t.descendant
WHERE
t.ancestor = 1001

刪除所有子樹

DELETE 
FROM
dept_tree_path_info 
WHERE
descendant IN 
( 
SELECT
a.dept_id 
FROM
( SELECT descendant dept_id FROM dept_tree_path_info WHERE ancestor = 1001 ) a
)

刪除葉子節點

DELETE 
FROM
dept_tree_path_info 
WHERE
descendant = 2001

移動節點

刪除所有子樹(先斷開與原祖先的關系)
建立新的關系
優點

非遞歸查詢減少冗余的計算時間 ;
方便非遞歸查詢任意節點所有的父集 ;
方便查詢任意節點所有的子集 ;
可以實現無限層級 ;
支持移動節點 ;

### 缺點
層級太多情況下移動樹節點會帶來關系表多條操作 ;
需要單獨一張表存儲對應關系，在新增與編輯節點時操作相對復雜 ;
結合使用

可以將鄰接表方式與閉包表方式相結合使用。實際上就是將父id冗余到主表中，在一些只需要查詢直接關系的業務中就可以直接查詢主表，而不需要關聯2張表了。在需要跨級查詢時祖先后代關系表就顯得尤為重要。

表設計

主表

CREATE TABLE `dept_info04` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`dept_id` int(10) NOT NULL COMMENT '部門id',
`dept_name` varchar(100) NOT NULL COMMENT '部門名稱',
`dept_parent_id` int(11) NOT NULL COMMENT '父部門id',
`create_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '創建時間',
`update_time` datetime NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '修改時間',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

祖先后代關系表

CREATE TABLE `dept_tree_path_info` (
`id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主鍵',
`ancestor` int(10) NOT NULL COMMENT '祖先id',
`descendant` int(10) NOT NULL COMMENT '后代id',
`depth` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '層級深度',
PRIMARY KEY (`id`) USING BTREE
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8;

總結

其實，在以往的工作中，曾見過不同類型的設計，鄰接表，路徑枚舉，鄰接表路徑枚舉一起來的都見過。每種設計都各有優劣，如果選擇設計依賴於應用程序中哪種操作最需要性能上的優化。

設計	表數量	查詢直接子	查詢子樹	同時查詢多個節點子樹	插入	刪除	移動
鄰接表	1	簡單	需要遞歸	需要遞歸	簡單	簡單	簡單
枚舉路徑	1	簡單	簡單	查多次	相對復雜	簡單	復雜
閉包表	2	簡單	簡單	簡單	相對復雜	簡單	復雜

 

 

 

 

 

綜上所述

只需要建立子父集關系中可以使用鄰接表方式 ;
涉及向上查找，向下查找的需要建議使用閉包表方式 ;
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