«Элементы языка SQL» Преподаватель: Французова Г.Н.

План 1. Операторы SQL 2. Примеры использования операторов манипулирования данными 3. Примеры использования оператора SELECT 4. Синтаксис оператора SELECT 5. Порядок выполнения оператора SELECT 6. Как на самом деле выполняется оператор SELECT 7. Реализация реляционной алгебры средствами оператора SELECT

В данной главе рассматриваются элементы языка SQL (Structured Query Language). Текущая версия стандарта языка SQL принята в 1992 г. (Официальное название стандарта - Международный стандарт языка баз данных SQL (1992) (International Standart Database Language SQL), неофициальное название - SQL/92, или SQL-92, или SQL2). Документ, описывающий стандарт, содержит более 600 страниц. Мы дадим только некоторые понятия языка.

Язык SQL стал фактически стандартным языком доступа к базам данных. Все СУБД, претендующие на название "реляционные", реализуют тот или иной диалект SQL. Многие нереляционные системы также имеют в настоящее время средства доступа к реляционным данным. Целью стандартизации является переносимость приложений между различными СУБД.

Нужно заметить, что в настоящее время, ни одна система не реализует стандарт SQL в полном объеме. Кроме того, во всех диалектах языка имеются возможности, не являющиеся стандартными. Таким образом, можно сказать, что каждый диалект - это надмножество некоторого подмножества стандарта SQL. Это затрудняет переносимость приложений, разработанных для одних СУБД в другие СУБД.

Язык SQL оперирует терминами, несколько отличающимися от терминов реляционной теории, например, вместо "отношений" используются "таблицы", вместо "кортежей" - "строки", вместо "атрибутов" - "колонки" или "столбцы"

Стандарт языка SQL, хотя и основан на реляционной теории, но во многих местах отходит он нее. Например, отношение в реляционной модели данных не допускает наличия одинаковых кортежей, а таблицы в терминологии SQL могут иметь одинаковые строки. Имеются и другие отличия.

Язык SQL является реляционно полным. Это означает, что любой оператор реляционной алгебры может быть выражен подходящим оператором SQL.

Операторы SQL. Основу языка SQL составляют операторы, условно разбитые не несколько групп по выполняемым функциям. Можно выделить следующие группы операторов (перечислены не все операторы SQL):

Операторы DDL (Data Definition Language) - операторы определения объектов базы данных. CREATE SCHEMA - создать схему базы данных DROP SHEMA - удалить схему базы данных CREATE TABLE - создать таблицу ALTER TABLE - изменить таблицу DROP TABLE - удалить таблицу CREATE DOMAIN - создать домен ALTER DOMAIN - изменить домен

DROP DOMAIN - удалить домен CREATE COLLATION - создать последовательность DROP COLLATION - удалить последовательность CREATE VIEW - создать представление DROP VIEW - удалить представление

Операторы DML (Data Manipulation Language) - операторы манипулирования данными. SELECT - отобрать строки из таблиц INSERT - добавить строки в таблицу UPDATE - изменить строки в таблице DELETE - удалить строки в таблице COMMIT - зафиксировать внесенные изменения ROLLBACK - откатить внесенные изменения

Операторы защиты и управления данными. CREATE ASSERTION - создать ограничение DROP ASSERTION - удалить ограничение GRANT - предоставить привилегии пользователю или приложению на манипулирование объектами REVOKE - отменить привилегии пользователя или приложения

Кроме того, есть группы операторов установки параметров сеанса, получения информации о базе данных, операторы статического SQL, операторы динамического SQL.

Примеры использования операторов манипулирования данными Пример 1. Вставка одной строки в таблицу: INSERT INTO P (PNUM, PNAME) VALUES (4, "Иванов");

Пример 2. Вставка в таблицу нескольких строк, выбранных из другой таблицы (в таблицу TMP_TABLE вставляются данные о поставщиках из таблицы P, имеющие номера, большие 2):

INSERT INTO TMP_TABLE (PNUM, PNAME) SELECT PNUM, PNAME FROM P WHERE P.PNUM>2; UPDATE - обновление строк в таблице.

Пример 3. Обновление нескольких строк в таблице: UPDATE P SET PNAME = "Пушников" WHERE P.PNUM = 1; DELETE - удаление строк в таблице.

Пример 4. Удаление нескольких строк в таблице: DELETE FROM P WHERE P.PNUM = 1;

Пример 5. Удаление всех строк в таблице: DELETE FROM P;

Примеры использования оператора SELECT. Оператор SELECT является фактически самым важным для пользователя и самым сложным оператором SQL. Он предназначен для выборки данных из таблиц, т.е. он, собственно, и реализует одно их основных назначение базы данных - предоставлять информацию пользователю.

Оператор SELECT всегда выполняется над некоторыми таблицами, входящими в базу данных.

Замечание. На самом деле в базах данных могут быть не только постоянно хранимые таблицы, а также временные таблицы и так называемые представления. Представления - это просто хранящиеся в базе данные SELECT- выражения. С точки зрения пользователей представления - это таблица, которая не хранится постоянно в базе данных, а "возникает" в момент обращения к ней.

С точки зрения оператора SELECT и постоянно хранимые таблицы, и временные таблицы и представления выглядят совершенно одинаково. Конечно, при реальном выполнении оператора SELECT системой учитываются различия между хранимыми таблицами и представлениями, но эти различия скрыты от пользователя.

Результатом выполнения оператора SELECT всегда является таблица. Таким образом, по результатам действий оператор SELECT похож на операторы реляционной алгебры. Любой оператор реляционной алгебры может быть выражен подходящим образом сформулированным оператором SELECT. Сложность оператора SELECT определяется тем, что он содержит в себе все возможности реляционной алгебры, а также дополнительные возможности, которых в реляционной алгебре нет.

Отбор данных из одной таблицы. Пример 6. Выбрать все данные из таблицы поставщиков (ключевые слова SELECT… FROM…): SELECT * FROM P; Замечание. В результате получим новую таблицу, содержащую полную копию данных из исходной таблицы P.

Пример 7. Выбрать все строки из таблицы поставщиков, удовлетворяющих некоторому условию (ключевое слово WHERE…): SELECT * FROM P WHERE P.PNUM > 2; Замечание. В качестве условия в разделе WHERE можно использовать сложные логические выражения, использующие поля таблиц, константы, сравнения (>, <, = и т.д.), скобки, союзы AND и OR, отрицание NOT.

Пример 8. Выбрать некоторые колонки из исходной таблицы (указание списка отбираемых колонок): SELECT P.NAME FROM P; Замечание. В результате получим таблицу с одной колонкой, содержащую все наименования поставщиков.

Замечание. Если в исходной таблице присутствовало несколько поставщиков с разными номерами, но одинаковыми наименованиями, то в результирующей таблице будут строки с повторениями - дубликаты строк автоматически не отбрасываются.

Пример 9. Выбрать некоторые колонки из исходной таблицы, удалив из результата повторяющиеся строки (ключевое слово DISTINCT): SELECT DISTINCT P.NAME FROM P; Замечание. Использование ключевого слова DISTINCT приводит к тому, что в результирующей таблице будут удалены все повторяющиеся строки.

Пример 10. Использование скалярных выражений и переименований колонок в запросах (ключевое слово AS…): SELECT TOVAR.TNAME, TOVAR.KOL, TOVAR.PRICE, "=" AS EQU, TOVAR.KOL*TOVAR.PRICE AS SUMMA FROM TOVAR;

В результате получим таблицу с колонками, которых не было в исходной таблице TOVAR:

Пример 11. Упорядочение результатов запроса (ключевое слово ORDER BY…): SELECT PD.PNUM, PD.DNUM, PD.VOLUME FROM PD ORDER BY DNUM;

В результате получим следующую таблицу, упорядоченную по полю DNUM:

Пример 12. Упорядочение результатов запроса по нескольким полям с возрастанием или убыванием (ключевые слова ASC, DESC): SELECT PD.PNUM, PD.DNUM, PD.VOLUME FROM PD ORDER BY DNUM ASC, VOLUME DESC;

В результате получим таблицу, в которой строки идут в порядке возрастания значения поля DNUM, а строки, с одинаковым значением DNUM идут в порядке убывания значения поля VOLUME:

Замечание. Если явно не указаны ключевые слова ASC или DESC, то по умолчанию принимается упорядочение по возрастанию (ASC).

Отбор данных из нескольких таблиц. Пример 13. Естественное соединение таблиц (способ 1 - явное указание условий соединения): SELECT P.PNUM, P.PNAME, PD.DNUM, PD.VOLUME FROM P, PD WHERE P.PNUM = PD.PNUM;

В результате получим новую таблицу, в которой строки с данными о поставщиках соединены со строками с данными о поставках деталей:

Замечание. Соединяемые таблицы перечислены в разделе FROM оператора, условие соединения приведено в разделе WHERE. Раздел WHERE, помимо условия соединения таблиц, может также содержать и условия отбора строк

Пример 14. Естественное соединение таблиц (способ 2 - ключевые слова JOIN… USING…): SELECT P.PNUM, P.PNAME, PD.DNUM, PD.VOLUME FROM P JOIN PD USING PNUM;

Замечание. Ключевое слово USING позволяет явно указать, по каким из общих колонок таблиц будет производиться соединение. Пример 15. Естественное соединение таблиц (способ 3 - ключевое слово NATURAL JOIN):

Замечание. В разделе FROM не указано, по каким полям производится соединение. NATURAL JOIN автоматически соединяет по всем одинаковым полям в таблицах. SELECT P.PNUM, P.PNAME, PD.DNUM, PD.VOLUME FROM P NATURAL JOIN PD;

Пример 16. Естественное соединение трех таблиц: SELECT P.PNAME, D.DNAME, PD.VOLUME FROM P NATURAL JOIN PD NATURAL JOIN D;

В результате получим следующую таблицу:

Пример 17. Прямое произведение таблиц: SELECT P.PNUM, P.PNAME, D.DNUM, D.DNAME FROM P, D; В результате получим следующую таблицу:

Замечание. Т.к. не указано условие соединения таблиц, то каждая строка первой таблицы соединится с каждой строкой второй таблицы.

Пример 18. Соединение таблиц по произвольному условию. Рассмотрим таблицы поставщиков и деталей, которыми присвоен некоторый статую (см. пример 8 из предыдущей главы):

Таблица 2 Отношение D (Детали)

Ответ на вопрос "какие поставщики имеют право поставлять какие детали?" дает следующий запрос: SELECT P.PNUM, P.PNAME, P.PSTATUS, D.DNUM, D.DNAME, D.DSTATUS FROM P, D WHERE P.PSTATUS >= D.DSTATUS; В результате получим следующую таблицу:

Имена корреляции вводятся в разделе FROM и идут через пробел после имени таблицы. Имена корреляции должны использоваться в качестве префикса перед именем столбца и отделяются от имени столбца точкой. Если в запросе указываются одни и те же поля из разных экземпляров одной таблицы, они должны быть переименованы для устранения неоднозначности в именованиях колонок результатирующей таблицы. Определение имени корреляции действует только во время выполнения запроса.

Пример 19. Отобрать все пары поставщиков таким образом, чтобы первый поставщик в паре имел статус, больший статуса второго поставщика: SELECT P1. PNAME AS PNAME1, P1. PSTATUS AS PSTATUS1, P2. PNAME AS PNAME2, P2. PSTATUS AS PSTATUS2 FROM P P1, P P2 WHERE P1.PSTATUS1 > P2.PSTATUS2;

В результате получим следующую таблицу:

Пример 20. Рассмотрим ситуацию, когда некоторые поставщики (назовем их контрагенты) могут выступать как в качестве поставщиков деталей, так и в качестве получателей. Таблицы, хранящие данные могут иметь следующий вид:

Таблица 5 Отношение CD (Поставки)

В таблице CD (поставки) поля PNUM и CNUM являются внешними ключами, ссылающимися на потенциальный ключ NUM в таблице CONTRAGENTS.

Ответ на вопрос "кто кому что в каком количестве поставляет" дается следующим запросом: SELECT P.NAME AS PNAME, C.NAME AS CNAME, DETAILS.DNAME, CD.VOLUME FROM CONTRAGENTS P, CONTRAGENTS C, DETAILS, CD WHERE P.NUM = CD.PNUM AND C.NUM = CD.CNUM AND D.DNUM = CD.DNUM;

В результате получим следующую таблицу:

Замечание. Этот же запрос может быть выражен очень большим количеством способов, например, так: SELECT P.NAME AS PNAME, C.NAME AS CNAME, DETAILS.DNAME, CD.VOLUME FROM CONTRAGENTS P, CONTRAGENTS C, DETAILS NATURAL JOIN CD WHERE P.NUM = CD.PNUM AND C.NUM = CD.CNUM;

Использование агрегатных функций в запросах. Пример 21. Получить общее количество поставщиков (ключевое слово COUNT): SELECT COUNT(*) AS N FROM P; В результате получим таблицу с одним столбцом и одной строкой, содержащей количество строк из таблицы P: N3N3

Пример 22. Получить общее, максимальное, минимальное и среднее количества поставляемых деталей (ключевые слова SUM, MAX, MIN, AVG): SELECT SUM(PD.VOLUME) AS SM, MAX(PD.VOLUME) AS MX, MIN(PD.VOLUME) AS MN, AVG(PD.VOLUME) AS AV FROM PD;

В результате получим следующую таблицу с одной строкой: SMMXMNAV

Использование агрегатных функций с группировками. Пример 23. Для каждой детали получить суммарное поставляемое количество (ключевое слово GROUP BY…): SELECT PD.DNUM, SUM(PD.VOLUME) AS SM GROUP BY PD.DNUM;

Этот запрос будет выполняться следующим образом. Сначала строки исходной таблицы будут сгруппированы так, чтобы в каждую группу попали строки с одинаковыми значениями DNUM. Потом внутри каждой группы будет просуммировано поле VOLUME. От каждой группы в результатирующую таблицу будет включена одна строка:

DNUMSM

Замечание. В списке отбираемых полей оператора SELECT, содержащего раздел GROUP BY можно включать только агрегатные функции и поля, которые входят в условие группировки. Следующий запрос выдаст синтаксическую ошибку:

Причина ошибки в том, что в список отбираемых полей включено поле PNUM, которое не входит в раздел GROUP BY. И действительно, в каждую полученную группу строк может входить несколько строк с различными значениями поля PNUM. Из каждой группы строк будет сформировано по одной итоговой строке. При этом нет однозначного ответа на вопрос, какое значение выбрать для поля PNUM в итоговой строке. SELECT PD.PNUM, PD.DNUM, SUM(PD.VOLUME) AS SM GROUP BY PD.DNUM;

Замечание. Некоторые диалекты SQL не считают это за ошибку. Запрос будет выполнен, но предсказать, какие значения будут внесены в поле PNUM в результирующей таблице, невозможно.

Пример 24. Получить номера деталей, суммарное поставляемое количество которых превосходит 400 (ключевое слово HAVING…): Замечание. Условие, что суммарное поставляемое количество должно быть больше 400 не может быть сформулировано в разделе WHERE, т.к. в этом разделе нельзя использовать агрегатные функции. Условия, использующие агрегатные функции должны быть размещены в специальном разделе HAVING:

В результате получим следующую таблицу: SELECT PD.DNUM, SUM(PD.VOLUME) AS SM GROUP BY PD.DNUM HAVING SUM(PD.VOLUME) > 400; DNUMSM

Замечание. В одном запросе могут встретиться как условия отбора строк в разделе WHERE, так и условия отбора групп в разделе HAVING. Условия отбора групп нельзя перенести из раздела HAVING в раздел WHERE. Аналогично и условия отбора строк нельзя перенести из раздела WHERE в раздел HAVING, за исключением условий, включающих поля из списка группировки GROUP BY.

Использование подзапросов. Очень удобным средством, позволяющим формулировать запросы более понятным образом, является возможность использования подзапросов, вложенных в основной запрос.

Пример 25. Получить список поставщиков, статус которых меньше максимального статуса в таблице поставщиков (сравнение с подзапросом): SELECT * FROM P WHERE P.STATYS < (SELECT MAX(P.STATUS) FROM P);

Замечание. Т.к. поле P.STATUS сравнивается с результатом подзапроса, то подзапрос должен быть сформулирован так, чтобы возвращать таблицу, состоящую ровно из одной строки и одной колонки.

Замечание. Результат выполнения запроса будет эквивалентен результату следующей последовательности действий:

Выполнить один раз вложенный подзапрос и получить максимальное значение статуса. Просканировать таблицу поставщиков P, каждый раз сравнивая значение статуса поставщика с результатом подзапроса, и отобрать только те строки, в которых статус меньше максимального.

SELECT * FROM P WHERE P.PNUM IN (SELECT DISTINCT PD.PNUM FROM PD WHERE PD.DNUM = 2); Пример 26. Использование предиката IN. Получить список поставщиков, поставляющих деталь номер 2:

Замечание. В данном случае вложенный подзапрос может возвращать таблицу, содержащую несколько строк. Замечание. Результат выполнения запроса будет эквивалентен результату следующей последовательности действий:

Выполнить один раз вложенный подзапрос и получить список номеров поставщиков, поставляющих деталь номер 2. Просканировать таблицу поставщиков P, каждый раз проверяя, содержится ли номер поставщика в результате подзапроса.

SELECT * FROM P WHERE EXIST (SELECT * FROM PD WHERE PD.PNUM = P.PNUM AND PD.DNUM = 2); Пример 27. Использование предиката EXIST. Получить список поставщиков, поставляющих деталь номер 2:

Замечание. Результат выполнения запроса будет эквивалентен результату следующей последовательности действий: Просканировать таблицу поставщиков P, каждый раз выполняя подзапрос с новым значением номера поставщика, взятым из таблицы P. В результат запроса включить только те строки из таблицы поставщиков, для которых вложенный подзапрос вернул непустое множество строк.

Замечание. В отличие от двух предыдущих примеров, вложенный подзапрос содержит параметр (внешнюю ссылку), передаваемый из основного запроса - номер поставщика P.PNUM. Такие подзапросы называются коррелируемыми (correlated). Внешняя ссылка может принимать различные значения для каждой строки-кандидата, оцениваемого с помощью подзапроса, поэтому подзапрос должен выполняться заново для каждой строки, отбираемой в основном запросе. Такие подзапросы характерны для предиката EXIST, но могут быть использованы и в других подзапросах.

Замечание. Может показаться, что запросы, содержащие коррелируемые подзапросы будут выполняться медленнее, чем запросы с некоррелируемыми подзапросами. На самом деле это не так, т.к. то, как пользователь, сформулировал запрос, не определяет, как этот запрос будет выполняться. Язык SQL является непроцедурным, а декларативным. Это значит, что пользователь, формулирующий запрос, просто описывает, каким должен быть результат запроса, а как этот результат будет получен - за это отвечает сама СУБД.

FROM P WHERE NOT EXIST (SELECT * FROM PD WHERE PD.PNUM = P.PNUM AND PD.DNUM = 2); Пример 28. Использование предиката NOT EXIST. Получить список поставщиков, не поставляющих деталь номер 2:

Замечание. Также как и в предыдущем примере, здесь используется коррелируемый подзапрос. Отличие в том, что в основном запросе будут отобраны те строки из таблицы поставщиков, для которых вложенный подзапрос не выдаст ни одной строки.

SELECT DISTINCT PNAME FROM P WHERE NOT EXIST (SELECT * FROM D WHERE NOT EXIST (SELECT * FROM PD WHERE PD.DNUM = D.DNUM AND PD.PNUM = P.PNUM)); Пример 29. Получить имена поставщиков, поставляющих все детали:

Замечание. Данный запрос содержит два вложенных подзапроса и реализует реляционную операцию деления отношений.

Самый внутренний подзапрос параметризован двумя параметрами (D.DNUM, P.PNUM) и имеет следующий смысл: отобрать все строки, содержащие данные о поставках поставщика с номером PNUM детали с номером DNUM.

Отрицание NOT EXIST говорит о том, что данный поставщик не поставляет данную деталь. Внешний к нему подзапрос, сам являющийся вложенным и параметризованным параметром P.PNUM, имеет смысл: отобрать список деталей, которые не поставляются поставщиком PNUM.

Отрицание NOT EXIST говорит о том, что для поставщика с номером PNUM не должно быть деталей, которые не поставлялись бы этим поставщиком. Это в точности означает, что во внешнем запросе отбираются только поставщики, поставляющие все детали.

Использование объединения, пересечения и разности. Пример 30. Получить имена поставщиков, имеющих статус, больший 3 или поставляющих хотя бы одну деталь номер 2 (объединение двух подзапросов - ключевое слово UNION): SELECT P.PNAME FROM P WHERE P.STATUS > 3 UNION SELECT P.PNAME FROM P, PD WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND PD.DNUM = 2;

Замечание. Результатирующие таблицы объединяемых запросов должны быть совместимы, т.е. иметь одинаковое количество столбцов и одинаковые типы столбцов в порядке их перечисления. Не требуется, чтобы объединяемые таблицы имели бы одинаковые имена колонок. Это отличает операцию объединения запросов в SQL от операции объединения в реляционной алгебре. Наименования колонок в результатирующем запросе будут автоматически взяты из результата первого запроса в объединении.

Пример 31. Получить имена поставщиков, имеющих статус, больший 3 и одновременно поставляющих хотя бы одну деталь номер 2 (пересечение двух подзапросов - ключевое слово INTERSECT): SELECT P.PNAME FROM P WHERE P.STATUS > 3 INTERSECT SELECT P.PNAME FROM P, PD WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND PD.DNUM = 2;

Пример 32. Получить имена поставщиков, имеющих статус, больший 3, за исключением тех, кто поставляет хотя бы одну деталь номер 2 (разность двух подзапросов - ключевое слово EXCEPT): SELECT P.PNAME FROM P WHERE P.STATUS > 3 EXCEPT SELECT P.PNAME FROM P, PD WHERE P.PNUM = PD.PNUM AND PD.DNUM = 2;

Литература: