如何在Django中不使用values()实现GROUP BY并返回模型实例QuerySet

首先明确SQL基础逻辑：标准GROUP BY语法会将指定字段值相同的多行合并为单条聚合结果，单条聚合结果无法直接映射分组内包含的所有原始模型记录，以下方案根据不同业务场景返回带聚合注解的模型实例QuerySet，替代values()返回的字典结果集。

方案1：从关联主表侧发起查询（推荐，适用于分组字段为外键的场景） #

如果你的category字段是关联Category模型的外键字段，直接从关联的主模型侧查询，天然返回模型实例，不需要调用values()。
假设模型定义如下：

class Category(models.Model):
    name = models.CharField(max_length=100)

class Participant(models.Model):
    category = models.ForeignKey(Category, on_delete=models.CASCADE, related_name="participants")
    price = models.DecimalField(max_digits=10, decimal_places=2)

查询代码：

from django.db.models import Avg, F

# 返回Category模型的常规QuerySet，每个实例自带分组聚合的average属性
category_qs = Category.objects.annotate(
    average=Avg(F("participants__price"))
)

# 直接读取实例属性即可
for cat in category_qs:
    print(cat.name, cat.average)

这个方案是Django ORM最推荐的分组写法，完全符合ORM关联查询设计，无额外性能损耗。

方案2：使用窗口函数（适用于需要返回所有原始模型实例、同时携带分组聚合值的场景） #

如果你需要返回所有Participant模型实例，且每个实例上附带其所属category分组的平均价格，可以用窗口函数替代GROUP BY，不需要合并行，返回结果全是Participant模型实例：

from django.db.models import Avg, F, Window

participant_qs = Participant.objects.annotate(
    average=Window(
        expression=Avg(F("price")),
        partition_by=F("category") # 按category分区，对应分组维度
    )
)

注意：窗口函数不会做行合并，同一个category下的所有Participant记录都会被返回，同组记录的average属性值完全相同。

方案3：子查询+去重（适用于分组字段为普通字段、单分组返回单条模型实例的场景） #

如果category是存字符串的普通字段（不是外键），且需要和原values()分组逻辑保持一致（每个category只返回一条结果），可以通过子查询给实例注解聚合值后按分组字段去重：

from django.db.models import Avg, F, OuterRef, Subquery

# 构建分组聚合的子查询
avg_sub = Participant.objects.filter(
    category=OuterRef("category")
).annotate(avg=Avg("price")).values("avg")[:1]

# 给原始实例注解聚合值，按category去重，每个分组取第一条实例
participant_qs = Participant.objects.annotate(
    average=Subquery(avg_sub)
).distinct("category")

注意：带字段参数的distinct()方法仅支持PostgreSQL数据库，如果使用MySQL等其他数据库，可以在业务层做二次遍历去重；如果需要指定每个分组返回的实例规则，可以在distinct()前加order_by('category', '-price')这类排序规则，自定义分组内返回的实例。

内容的提问来源于stack exchange，提问作者znat