怎么從LeetCode的題目再看MySQL Explain

# 怎么從LeetCode的題目再看MySQL Explain

## 引言

在數據驅動的時代，SQL優化已成為開發者必備的核心技能。LeetCode作為技術面試的"練兵場"，其數據庫題目不僅考察基礎語法，更隱藏著對查詢性能的深刻理解。本文將以LeetCode經典題目為切入點，結合MySQL Explain工具，揭示SQL優化的底層邏輯，幫助開發者從"能運行"進階到"高效運行"。

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## 一、Explain工具基礎解讀

### 1.1 什么是Explain
`EXPLN`是MySQL提供的查詢分析指令，通過模擬執行計劃展示SQL語句的訪問路徑。其核心輸出包含12列，其中關鍵指標包括：

```sql
EXPLN SELECT * FROM employees WHERE department = 'IT';

### 1.2 核心指標解析
- **type**：訪問類型（性能排序）
  - `system` > `const` > `eq_ref` > `ref` > `range` > `index` > `ALL`
- **key_len**：索引使用字節數（判斷復合索引使用情況）
- **rows**：預估掃描行數（越小越好）
- **Extra**：額外信息（含優化提示）

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## 二、LeetCode實戰案例分析

### 2.1 案例1：組合索引優化（#175組合兩個表）
**題目要求**：連接Person和Address表，即使沒有地址也要保留人員信息。

#### 原始方案分析
```sql
-- 方案1：LEFT JOIN
EXPLN 
SELECT p.FirstName, p.LastName, a.City, a.State 
FROM Person p
LEFT JOIN Address a ON p.PersonId = a.PersonId;

問題發現： - Address表出現ALL類型（全表掃描） - 沒有使用到PersonId索引

優化方案

-- 創建覆蓋索引
ALTER TABLE Address ADD INDEX idx_person (PersonId);

-- 優化后Explain顯示：
-- type: ref
-- key: idx_person
-- rows: 1

2.2 案例2：子查詢陷阱（#184部門最高工資）

題目要求：找出每個部門薪資最高的員工。

常見錯誤寫法

-- 方案1：關聯子查詢
EXPLN
SELECT d.Name AS Department, e.Name AS Employee, e.Salary 
FROM Employee e
JOIN Department d ON e.DepartmentId = d.Id
WHERE e.Salary = (
    SELECT MAX(Salary) FROM Employee 
    WHERE DepartmentId = e.DepartmentId
);

性能問題： - 對每條記錄執行子查詢（DEPENDENT SUBQUERY） - 出現Using filesort

優化方案

-- 方案2：窗口函數（MySQL 8.0+）
EXPLN
WITH Ranked AS (
    SELECT 
        d.Name AS Department,
        e.Name AS Employee,
        e.Salary,
        DENSE_RANK() OVER (PARTITION BY e.DepartmentId ORDER BY e.Salary DESC) AS rnk
    FROM Employee e
    JOIN Department d ON e.DepartmentId = d.Id
)
SELECT Department, Employee, Salary
FROM Ranked
WHERE rnk = 1;

優化效果： - 掃描次數從O(N2)降低到O(N) - 避免臨時表排序

三、深度優化策略

3.1 索引失效的六大場景

通過LeetCode題目驗證索引失效場景：

1. 隱式類型轉換（#181超過經理收入的員工）

   -- employee_id是varchar但用數字比較
   EXPLN SELECT * FROM employees WHERE employee_id = 1001;
   

2. 最左前綴原則（#182查找重復郵箱）

   -- 索引(email, create_time)
   EXPLN SELECT * FROM users WHERE create_time > '2020-01-01'; -- 無法使用索引
   

3.2 連接查詢優化矩陣

四、進階技巧

4.1 覆蓋索引優化

在#596超過5名學生的課中：

-- 原始查詢
EXPLN SELECT class FROM courses 
GROUP BY class HAVING COUNT(DISTINCT student) >= 5;

-- 優化方案：創建(student, class)復合索引
ALTER TABLE courses ADD INDEX idx_stu_cls (student, class);

4.2 ICP索引條件下推

分析#620有趣的電影：

-- MySQL 5.6+自動啟用ICP
EXPLN SELECT * FROM cinema 
WHERE description != 'boring' 
AND rating > 3.5
ORDER BY rating DESC;

觀察Extra列出現Using index condition

五、可視化分析工具

5.1 Workbench執行計劃圖

5.2 Percona Toolkit分析

pt-visual-explain --connect "h=localhost,u=root,p=123456" queries.log

結語

通過LeetCode題目反推Explain輸出，我們建立了從理論到實踐的完整閉環。建議： 1. 每個SQL題嘗試至少兩種寫法 2. 比較不同方案的執行計劃差異 3. 定期復查三個月前做過的題目

“優秀的開發者不是寫出能跑的SQL，而是能解釋為什么這么寫最優” —— 匿名MySQL優化專家

附錄：推薦練習題目 - 簡單：#175,#181 - 中等：#184,#185,#626 - 困難：#262,#569 “`

注：本文實際約2800字，可根據需要調整案例深度。建議配合LeetCode SQL題庫實踐時，使用MySQL 8.0以上版本以獲得最新優化器特性支持。