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最近面试太难了。

朱小五

发布于 2022-05-26 06:13:09

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在面试数据分析师时，往往会考察一下SQL的掌握程度。

最近有位同学面试了几家，分享了一些觉得有些难度的SQL面试题：比如会让你用SQL实现行转列和列转行操作、用SQL计算留存、用SQL计算中位数、还有如何统计用户最大连续登录天数？

当然这种题变形也很多，连续打卡天数、连续学习天数，连续点击天数等等都是同一个类型，今天我们将会给大家分享SQL和Pandas的多种做法。让大家一次搞懂，下次面试不难!

作者简介

小小明，数据、Python爱好者，CSDN博客专家。个人博客地址：https://blog.csdn.net/as604049322

计算每一个用户的最大连续登录天数，由左变换到右边。

SQL 8.0窗口函数

实现思路：

对用户ID和登录日期去重
对每个用户ID按照日期顺序进行编号
将登录日期减去编号对应的天数，使连续的日期转换为同一天

将连续日期转换为同一个日期之后就可以按照这个字段分组，后面就简单了。下面我们一步步看：

对用户ID和登录日期去重：

SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login;

对每个用户ID按照日期顺序进行编号，并将登录日期减去该编号对应的天数（可以一步到位）：

SELECT
 role_id,`date`,
 DATE_SUB(`date`,INTERVAL (row_number() OVER(PARTITION BY role_id ORDER BY `date`)) DAY) data_group
FROM(
 SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
) a;

从结果我们可以看到已经成功的使连续的日期都转换到同一天。

然后我们就可以基于该结果统计每个用户的所有连续日期段：

SELECT
 role_id,
 MIN(DATE) begin_date,
 MAX(DATE) end_date,
 COUNT(*) continuous_days
FROM(
 SELECT
  role_id,`date`,
  DATE_SUB(`date`,INTERVAL (row_number() OVER(PARTITION BY role_id ORDER BY `date`)) DAY) data_group
 FROM(
  SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
 ) a
) b
GROUP BY role_id,data_group;

结果：

然后通过窗口函数标注每个用户的连续日期排名：

SELECT
 role_id,begin_date,end_date,
 continuous_days ,
 row_number() OVER (PARTITION BY role_id ORDER BY continuous_days DESC) rk
FROM(
 SELECT
  role_id,
  MIN(DATE) begin_date,
  MAX(DATE) end_date,
  COUNT(*) continuous_days
 FROM(
  SELECT
   role_id,`date`,
   DATE_SUB(`date`,INTERVAL (row_number() OVER(PARTITION BY role_id ORDER BY `date`)) DAY) data_group
  FROM(
   SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
  ) a
 ) b
 GROUP BY role_id,data_group
) c;

注意：有时同一个用户的最大连续日期可能存在多个，这里以第一个为准；如果需要获取全部的最大日期可以使用rank或dense_rank窗口函数，可以保证天数一致时排名一致。

完整SQL脚本：

SELECT
 role_id,begin_date,end_date,continuous_days max_continuous_days
FROM(
 SELECT
  role_id,begin_date,end_date,
  continuous_days ,
  row_number() OVER (PARTITION BY role_id ORDER BY continuous_days DESC) rk
 FROM(
  SELECT
   role_id,
   MIN(DATE) begin_date,
   MAX(DATE) end_date,
   COUNT(*) continuous_days
  FROM(
   SELECT
    role_id,`date`,
    DATE_SUB(`date`,INTERVAL (row_number() OVER(PARTITION BY role_id ORDER BY `date`)) DAY) data_group
   FROM(
    SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
   ) a
  ) b
  GROUP BY role_id,data_group
 ) c
) d
WHERE rk=1
ORDER BY max_continuous_days DESC,role_id;

成功得到结果：

sql变量(5.0也可以使用)

前面方法使用的是SQL 8.0窗口函数，但在低版本sql5.0中并没有窗口函数，如果面试官提出不让用窗口函数，应该怎么办呢？

其实我们可以通过变量来实现，思路仍然与上述相同，首先我们对数据集去重并排序：

SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
ORDER BY role_id,$part_date;

然后利用变量逐行扫描数据集：

SELECT
 role_id,`date`,
 IF(DATE_ADD(`date`,INTERVAL -1 DAY)=@prev_date,@r,@r:=@r+1) group_id, -- 日期变化大于1天（不连续）改变r值
 @prev_date:=`date` -- 记录前一条记录的日期
FROM(
 SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
 ORDER BY role_id,$part_date
) a,(SELECT @prev_date:=NULL,@r:=0) t;

从结果可以看到，对于每个用户下连续的日期都给出了完全相同的分组编号：

然后就可以计算连续天数了：

SELECT
 role_id,
 MIN(DATE) begin_date,
 MAX(DATE) end_date,
 COUNT(*) continuous_days
FROM(
 SELECT
  role_id,`date`,
  IF(DATE_ADD(@prev_date,INTERVAL 1 DAY)=`date`,@r,@r:=@r+1) group_id, -- 日期变化大于1天（不连续）改变r值
  @prev_date:=`date` -- 记录前一条记录的日期
 FROM(
  SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
  ORDER BY role_id,$part_date
 ) a,(SELECT @prev_date:=NULL,@r:=0) t
) b
GROUP BY role_id,group_id;

然后借助变量标注排名：

SELECT
 role_id,begin_date,end_date,continuous_days ,
 IF(@prev_id=role_id,@r2:=@r2+1,@r2:=1) rk,
 @prev_id:=role_id -- 记录前一条记录的用户ID
FROM(
 SELECT
  role_id,
  MIN(DATE) begin_date,
  MAX(DATE) end_date,
  COUNT(*) continuous_days
 FROM(
  SELECT
   role_id,`date`,
   IF(DATE_ADD(@prev_date,INTERVAL 1 DAY)=`date`,@r,@r:=@r+1) group_id, -- 日期变化大于1天（不连续）改变r值
   @prev_date:=`date` -- 记录前一条记录的日期
  FROM(
   SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
   ORDER BY role_id,$part_date
  ) a,(SELECT @prev_date:=NULL,@r:=0) t1
 ) b
 GROUP BY role_id,group_id
) c,(SELECT @prev_id:=NULL,@r2:=0) t2
ORDER BY role_id,continuous_days DESC;

可以看到变量已经成功实现了row_number的效果。

最后再进行一次过滤即可：

SELECT
 role_id,begin_date,end_date,continuous_days max_continuous_days
FROM(
 SELECT
  role_id,begin_date,end_date,continuous_days ,
  IF(@prev_id=role_id,@r2:=@r2+1,@r2:=1) rk,
  @prev_id:=role_id -- 记录前一条记录的用户ID
 FROM(
  SELECT
   role_id,
   MIN(DATE) begin_date,
   MAX(DATE) end_date,
   COUNT(*) continuous_days
  FROM(
   SELECT
    role_id,`date`,
    IF(DATE_ADD(@prev_date,INTERVAL 1 DAY)=`date`,@r,@r:=@r+1) group_id, -- 日期变化大于1天（不连续）改变r值
    @prev_date:=`date` -- 记录前一条记录的日期
   FROM(
    SELECT DISTINCT role_id,$part_date `date` FROM role_login
    ORDER BY role_id,$part_date
   ) a,(SELECT @prev_date:=NULL,@r:=0) t1
  ) b
  GROUP BY role_id,group_id
 ) c,(SELECT @prev_id:=NULL,@r2:=0) t2
 ORDER BY role_id,continuous_days DESC
) d
WHERE rk=1
ORDER BY max_continuous_days DESC,role_id;

成功得到结果：

Pandas

下面我们用sql窗口函数的实现思路，用Pandas实现一遍。

首先读取数据集并去重：

import pandas as pd

df = pd.read_excel("role_login.xlsx")
df = df[["role_id", "$part_date"]].drop_duplicates()
df

对每个用户ID按照日期顺序进行编号，并将登录日期减去该编号对应的天数：

data_group = df["$part_date"]-pd.to_timedelta(df.groupby("role_id")["$part_date"].rank(method="dense"), unit='d')

统计每个用户的所有连续日期段：

data_group = df["$part_date"]-pd.to_timedelta(df.groupby("role_id")["$part_date"].rank(method="dense"), unit='d')
df = df.groupby(["role_id", data_group], as_index=False).agg(
    begin_date=("$part_date", "min"),
    end_date=("$part_date", "max"),
    max_continuous_days=("$part_date", "count")
)
df

然后我们过滤出每个用户的最大连续日期：

ids = df.groupby("role_id")["max_continuous_days"].idxmax()
r1 = df.loc[ids].sort_values(
    ["max_continuous_days", "role_id"], ascending=[False, True])
r1

按照窗口函数的思路代码如下：

mask=df.groupby("role_id")["max_continuous_days"].rank(method="first", ascending=False) == 1
r2 = df[mask].sort_values(["max_continuous_days", "role_id"], ascending=[False, True])
r2

两种思路的结果一致：

(r1 == r2).all()

role_id                True
begin_date             True
end_date               True
max_continuous_days    True
dtype: bool

但是窗口函数的思路相对idxmax快了近百倍，效果如下图所示。

所以针对这取分组最大的问题还是使用rank函数效果更高一些。

RANK、DENSE_RANK差异

本题在一个用户存在多个最大连续日期时只要求取第一个，如果需要取每个用户所有的最大连续日期，则需要使用rank或dense_rank窗口函数。

我们看看Pandas中rank函数的几种method的差异：

import pandas as pd

t1 = pd.DataFrame(data={'num': [2, 4, 4, 8, 8]})
t1['default_rank'] = t1['num'].rank()
t1['min_rank'] = t1['num'].rank(method='min')
t1['max_rank'] = t1['num'].rank(method='max')
t1['dense_rank'] = t1['num'].rank(method='dense')
t1['first_rank'] = t1['num'].rank(method='first')
t1

结果：

可以看到sql的rank函数相当于Pandas的min_rank，row_number相当于first_rank：

SELECT
    cookieid,
    createtime,
    pv,
    RANK() OVER(PARTITION BY cookieid ORDER BY pv desc) AS rn1,
    DENSE_RANK() OVER(PARTITION BY cookieid ORDER BY pv desc) AS rn2,
    ROW_NUMBER() OVER(PARTITION BY cookieid ORDER BY pv DESC) AS rn3
FROM xxm_t2
WHERE cookieid = 'cookie1';