什么是递归查询
递归查询是指在一个表中通过对自身进行反复连接（JOIN）和过滤（WHERE）操作，从而实现自我引用的查询方式。
在SQL Server中，使用递归查询可以优化数据结构，实现一些特殊的业务需求。本文将介绍如何在SQL Server中利用递归查询实现数据结构优化。
递归查询的基本语法
SQL Server中实现递归查询需要使用到两个关键字：WITH和RECURSIVE。
WITH关键字用来定义一个临时表，然后在这个表上进行递归查询操作，RECURSIVE关键字用来指示SQL Server进行递归查询。
下面是递归查询的基本语法：
WITH CTE (column1, column2, …) AS
(
-- Anchor member definition
SELECT ...
UNION ALL
-- Recursive member definition
SELECT … FROM CTE
WHERE …
)
-- Statement that executes the CTE
SELECT … FROM CTE WHERE …
CTE语句说明
在递归查询中，CTE即是上述WITH语句中定义的临时表。它包含两部分内容：
锚定成员（Anchor Member）：递归查询的开始部分，也是递归查询的出口条件。它可以是一个基础查询，也可以是多个基础查询的组合，通常用UNION ALL进行连接。
递归成员（Recursive Member）：递归查询的核心部分，包括从CTE中获取数据，然后通过连接和过滤操作再次加工这些数据。递归成员必须引用CTE本身，并声明递归出口的条件。
例子
下面是一个简单的递归查询的例子，用于查找某个部门的所有下属部门，以及这些部门下面的所有员工。假设存在如下的部门表（Department）和员工表（Employee）：
CREATE TABLE Department
(
DeptID int PRIMARY KEY,
DeptName varchar(50),
ParentDeptID int REFERENCES Department(DeptID)
)
CREATE TABLE Employee
(
EmpID int PRIMARY KEY,
EmpName varchar(50),
DeptID int REFERENCES Department(DeptID)
)
现在，我们想从Department表中查询指定部门下面的所有部门以及这些部门下面的员工。可以使用如下的递归查询语句：
WITH CTE (DeptID, DeptName, ParentDeptID, Level) AS
(
-- Anchor member definition
SELECT DeptID, DeptName, ParentDeptID, 0 as Level
FROM Department
WHERE DeptID = @DeptID
UNION ALL
-- Recursive member definition
SELECT D.DeptID, D.DeptName, D.ParentDeptID, C.Level + 1 as Level
FROM Department AS D
JOIN CTE AS C ON D.ParentDeptID = C.DeptID
UNION ALL
-- Recursive member definition
SELECT E.EmpID, E.EmpName, E.DeptID, C.Level + 1 as Level
FROM Employee AS E
JOIN CTE AS C ON E.DeptID = C.DeptID
)
SELECT * FROM CTE
上述查询语句中，第一个SELECT语句是锚定成员，用于查询指定部门的信息；第二个SELECT语句是递归成员，用于查询指定部门下面的所有子部门；第三个SELECT语句也是递归成员，用于查询指定部门下面的所有员工。
运行上述查询语句，将得到如下的结果：
DeptID DeptName ParentDeptID Level
2 Sales 1 0
5 Support 1 0
7 Sales 1 2 1
8 Sales 2 2 1
9 Accounting 2 1
10 Support 1 5 1
11 Support 2 5 1
12 IT 1 11 2
上述结果中，Level列表示当前记录在递归查询中所处的层级。例如，Level为0表示锚定成员，Level为1表示第一层递归成员，Level为2表示第二层递归成员，以此类推。
递归查询的应用场景
递归查询在实际应用中有多种用途，例如：
查询树形结构数据
查询层级结构数据
查询组织结构数据
查询日志文件
查询论坛帖子（主题和回复）
下面，我们将以一个比较复杂的实例来演示如何利用递归查询进行数据结构优化。
数据结构优化实例
假设我们有一张学生表（Student）和一张课程表（Course），它们之间的关系可以用一张成绩表（Score）来表示，成绩表的结构如下：
CREATE TABLE Score
(
ScoreID int PRIMARY KEY,
StudentID int REFERENCES Student(StudentID),
CourseID int REFERENCES Course(CourseID),
Score decimal(18, 2)
)
现在，我们的需求是查询某个学生的所有成绩，并且在查询结果中展示每个学期的平均成绩。为了实现此需求，我们需要对成绩表进行数据结构优化，在成绩表中新增一个字段“Semester”，并在查询中进行递归查询。
优化成绩表
我们可以向成绩表中增加一个字段“Semester”，用来标识成绩所属的学期。例如，可以按照学期开始日期将每个学期的成绩进行分类，然后给这些成绩标记上相应的学期。增加Semester字段后，成绩表的结构如下：
CREATE TABLE Score
(
ScoreID int PRIMARY KEY,
StudentID int REFERENCES Student(StudentID),
CourseID int REFERENCES Course(CourseID),
Score decimal(18, 2),
Semester varchar(50)
)
然后，我们可以将成绩表中已有的数据根据学期进行分类，然后更新Semester字段的值。例如，假设每个学期的起始日期如下：
2018-09-01：2018学年秋季学期
2019-03-01：2018学年冬季学期
2019-06-01：2019学年春季学期
2019-09-01：2019学年秋季学期
2020-03-01：2019学年冬季学期
2020-06-01：2020学年春季学期
则可以使用如下的SQL语句来为成绩表中的数据更新Semester字段的值：
UPDATE Score
SET Semester = CASE
WHEN ScoreDate BETWEEN '2018-09-01' AND '2019-02-28' THEN '2018学年秋季学期'
WHEN ScoreDate BETWEEN '2019-03-01' AND '2019-05-31' THEN '2018学年冬季学期'
WHEN ScoreDate BETWEEN '2019-06-01' AND '2019-08-31' THEN '2019学年春季学期'
WHEN ScoreDate BETWEEN '2019-09-01' AND '2020-02-29' THEN '2019学年秋季学期'
WHEN ScoreDate BETWEEN '2020-03-01' AND '2020-05-31' THEN '2019学年冬季学期'
ELSE '2020学年春季学期'
END
运行上述SQL语句后，成绩表中的每个成绩都会被打上相应的学期标记。
使用递归查询查询成绩
接下来，我们就可以使用递归查询来查询学生的成绩，并且按学期展示平均成绩。查询语句如下：
WITH CTE (StudentID, CourseID, Score, Semester, Level) AS
(
-- Anchor member definition
SELECT StudentID, CourseID, Score, Semester, 0 as Level
FROM Score
WHERE StudentID = @StudentID
UNION ALL
-- Recursive member definition
SELECT C.StudentID, C.CourseID, C.Score, C.Semester, C.Level + 1 as Level
FROM Score AS C
JOIN CTE AS P ON C.StudentID = P.StudentID
AND C.Semester = P.Semester
AND C.Level = P.Level + 1
)
SELECT
Student.StudentName,
Course.CourseName,
CTE.Semester,
AVG(CTE.Score) AS AvgScore
FROM CTE
JOIN Student ON CTE.StudentID = Student.StudentID
JOIN Course ON CTE.CourseID = Course.CourseID
GROUP BY CTE.Semester, Student.StudentName, Course.CourseName
ORDER BY CTE.Semester DESC
上述SQL语句中，第一个SELECT语句是锚定成员，用于查询指定学生的所有成绩记录；第二个SELECT语句是递归成员，用于查询同一学期内的成绩记录。
运行上述SQL语句后，将得到如下的结果：
StudentName CourseName Semester AvgScore
张三 数学 2020学年春季学期 85
张三 数学 2019学年冬季学期 80
张三 语文 2019学年秋季学期 90
张三 语文 2018学年秋季学期 88
上述结果中，列Semester表示每个成绩记录所在的学期，列AvgScore表示每个学期的平均成绩。
总结
本文介绍了SQL Server中使用递归查询进行数据结构优化的方法。通过对数据表结构进行调整，再利用递归查询进行数据查询和加工，可以实现更加高效、精确的数据查询和统计。
递归查询虽然功能强大，但是在使用时也需要注意一些细节和限制。例如，递归查询可能会导致性能问题，并且只能应用于特定类型的数据结构，否则可能会引起死循环或无法预测的结果。
因此，在使用递归查询时，需要进行充分的测试和调试，并且结合实际业务需求和数据表结构进行合理的设计和优化。