PHP + MySQL 無限級分類樹實現全解析：遞歸、引用構建、JSON 輸出

前言

無限級分類（無限極分類）是電商、CMS、權限系統的核心模型。本文深度解析三種主流實現：遞歸查詢、PHP 端引用構建、路徑枚舉法，並提供完整代碼與效能對比。

數據表設計

CREATE TABLE `category` (
  `id` INT UNSIGNED NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `name` VARCHAR(50) NOT NULL COMMENT '分類名',
  `pid` INT UNSIGNED NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '父ID，0為頂級',
  `path` VARCHAR(255) DEFAULT '' COMMENT '路徑枚舉：0,1,3,',
  `is_dir` TINYINT NOT NULL DEFAULT 1 COMMENT '1目錄 0文件/葉子',
  `sort` INT NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '排序',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `idx_pid` (`pid`),
  KEY `idx_path` (`path`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8mb4;

方案一：遞歸查詢（適合數據量小、層級少）

function getTreeRecursive($pid = 0, $level = 0) {
    global $pdo;
    $stmt = $pdo->prepare("SELECT * FROM category WHERE pid = ? ORDER BY sort, id");
    $stmt->execute([$pid]);
    $rows = $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);

    $tree = [];
    foreach ($rows as $row) {
        $row['level'] = $level;
        $row['children'] = getTreeRecursive($row['id'], $level + 1);
        $tree[] = $row;
    }
    return $tree;
}

// 使用
$tree = getTreeRecursive(0);
echo json_encode($tree, JSON_UNESCAPED_UNICODE);

優點：代碼簡潔、邏輯直觀。
缺點：每層查一次庫，N+1 問題嚴重；深層級易超時、棧溢出。

方案二：一次查詢 + PHP 引用構建（推薦，適合中小數據量）

function buildTree(array $categories) {
    // 1. 以 id 為 key 建立索引，預創建 children
    $tree = [];
    foreach ($categories as $cat) {
        $tree[$cat['id']] = $cat;
        $tree[$cat['id']]['children'] = [];
    }

    // 2. 引用掛掛：將每個節點掛到父節點 children 下
    foreach ($tree as $id => &$node) {
        if ($node['pid'] != 0 && isset($tree[$node['pid']])) {
            $tree[$node['pid']]['children'][] = &$node;
        }
    }
    unset($node); // 解除引用

    // 3. 篩選頂級節點
    $roots = [];
    foreach ($tree as $id => $node) {
        if ($node['pid'] == 0) $roots[] = $node;
    }
    return $roots;
}

// 使用
$stmt = $pdo->query("SELECT * FROM category ORDER BY sort, id");
$categories = $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);
$tree = buildTree($categories);
echo json_encode($tree, JSON_UNESCAPED_UNICODE);

核心技巧：&$node 引用賦值，一次遍歷構建樹，無遞歸，效能極高。

方案三：路徑枚舉法（適合超大數據量、頻繁讀取子樹）

// 寫入時維護 path：父path + 父id + ','
function insertCategory($name, $pid) {
    global $pdo;
    $path = '0,';
    if ($pid != 0) {
        $stmt = $pdo->prepare("SELECT path FROM category WHERE id = ?");
        $stmt->execute([$pid]);
        $parent = $stmt->fetch(PDO::FETCH_ASSOC);
        $path = $parent['path'] . $pid . ',';
    }
    $stmt = $pdo->prepare("INSERT INTO category (name, pid, path) VALUES (?, ?, ?)");
    $stmt->execute([$name, $pid, $path]);
    return $pdo->lastInsertId();
}

// 讀取某節點所有後代（單條 SQL）
function getDescendants($nodeId) {
    global $pdo;
    $stmt = $pdo->prepare("SELECT * FROM category WHERE path LIKE ? ORDER BY path");
    $stmt->execute(["%,{$nodeId},%"]);
    return $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);
}

// 讀取某節點祖先鏈
function getAncestors($nodeId) {
    global $pdo;
    $stmt = $pdo->prepare("SELECT * FROM category WHERE id IN (SELECT CAST(TRIM(BOTH ',' FROM REPLACE(path, ',', ',')) AS UNSIGNED) FROM category WHERE id = ?)");
    // 簡化：應用層解析 path
    $stmt = $pdo->prepare("SELECT path FROM category WHERE id = ?");
    $stmt->execute([$nodeId]);
    $path = $stmt->fetchColumn(); // 如 "0,1,3,"
    $ids = array_filter(explode(',', trim($path, ',')));
    if (!$ids) return [];
    $placeholders = implode(',', array_fill(0, count($ids), '?'));
    $stmt = $pdo->prepare("SELECT * FROM category WHERE id IN ($placeholders) ORDER BY FIELD(id, " . implode(',', $ids) . ")");
    $stmt->execute($ids);
    return $stmt->fetchAll(PDO::FETCH_ASSOC);
}

優點：讀取子樹/祖先單條 SQL，無遞歸，極快。
缺點：寫入/移動節點需更新所有後代 path，事務複雜；path 長度受限（VARCHAR 255 約支援 50 層）。

前端樹形展示（通用遞歸渲染）

function renderTree(array $tree, $level = 0) {
    $html = '
';
    foreach ($tree as $node) {
        $html .= '
';
        $html .= str_repeat('—', $level) . htmlspecialchars($node['name']);
        if (!empty($node['children'])) {
            $html .= renderTree($node['children'], $level + 1);
        }
        $html .= '
';
    }
    $html .= '
';
    return $html;
}

echo renderTree($tree);

輸出效果：

電腦
—筆記本
——超級本
——遊戲本
—台式機
手機
—智能機
—功能機

效能對比總結

進階優化建議

1. 緩存樹結構：Redis 存儲 JSON，分類變更時失效重建。
2. 懶加載：前端只請求頂級，展開時 AJAX 請求子級（配合路徑枚舉法極快）。
3. 物化路徑 + 觸發器：MySQL 觸發器自動維護 path，減輕應用層負擔。
4. Closure Table：單獨表存儲所有祖先後代關係，查詢靈活、移動子樹高效，適合極複雜層級。

結語

「一次查詢 + 引用構建」是通用最優解，代碼簡潔、效能優異、無遞歸風險。超大數據量或高頻子樹查詢場景，路徑枚舉或 Closure Table 更適合。根據業務規模選型，切忌過度設計。