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1、An Introduction to Database System,中国人民大学信息学院计算机系,数据库系统概论 An Introduction to Database System 第三章 关系数据库标准语言SQL (续1）,An Introduction to Database System,3.3 查 询,3.3.1 概述 3.3.2 单表查询 3.3.3 连接查询 3.3.4 嵌套查询 3.3.5 集合查询 3.3.6 小结,An Introduction to Database System,3.3.3 连接查询,同时涉及多个表的查询称为连接查询 用来连接两个表的条件称为连接条件或
2、连接谓词 一般格式： . . 比较运算符：=、=、. BETWEEN . AND .,An Introduction to Database System,连接查询 （续）,连接字段 连接谓词中的列名称为连接字段 连接条件中的各连接字段类型必须是可比的，但不必是相同的,An Introduction to Database System,连接操作的执行过程,嵌套循环法(NESTED-LOOP) 首先在表1中找到第一个元组，然后从头开始扫描表2，逐一查找满足连接件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。 表2全部查找完后，再找表1中第二个元组，然后再从头开始扫
3、描表2，逐一查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第二个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。 重复上述操作，直到表1中的全部元组都处理完毕,An Introduction to Database System,排序合并法(SORT-MERGE),常用于=连接 首先按连接属性对表1和表2排序 对表1的第一个元组，从头开始扫描表2，顺序查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。当遇到表2中第一条大于表1连接字段值的元组时，对表2的查询不再继续,An Introduction to Database System,排序合并法,找到表1的第
4、二条元组，然后从刚才的中断点处继续顺序扫描表2，查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。直接遇到表2中大于表1连接字段值的元组时，对表2的查询不再继续 重复上述操作，直到表1或表2中的全部元组都处理完毕为止,An Introduction to Database System,索引连接(INDEX-JOIN),对表2按连接字段建立索引 对表1中的每个元组，依次根据其连接字段值查询表2的索引，从中找到满足条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组,An Introduction to Database Sys
5、tem,连接查询 （续）,SQL中连接查询的主要类型 广义笛卡尔积 等值连接(含自然连接) 非等值连接查询 自身连接查询 外连接查询 复合条件连接查询,An Introduction to Database System,一、广义笛卡尔积,不带连接谓词的连接 很少使用 例： SELECT Student.* , SC.* FROM Student, SC,An Introduction to Database System,二、等值与非等值连接查询,等值连接、自然连接、非等值连接 例32 查询每个学生及其选修课程的情况。 SELECT Student.*，SC.* FROM Student，S
6、C WHERE Student.Sno = SC.Sno；,An Introduction to Database System,等值连接,连接运算符为 = 的连接操作 . = . 任何子句中引用表1和表2中同名属性时，都必须加表名前缀。引用唯一属性名时可以加也可以省略表名前缀。,An Introduction to Database System,等值连接,假设Student表、SC表分别有下列数据： Student表,An Introduction to Database System,等值连接,SC表,An Introduction to Database System,等值连接,结果表
7、 Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept SC.Sno Cno Grade 95001 李勇 男 20 CS 95001 1 92 95001 李勇 男 20 CS 95001 2 85 95001 李勇 男 20 CS 95001 3 88 95002 刘晨 女 19 IS 95002 2 90 95002 刘晨 女 19 IS 95002 3 80,An Introduction to Database System,自然连接,等值连接的一种特殊情况，把目标列中重复的属性列去掉。 例33 对例32用自然连接完成。 SELECT Student.Sno，Sname
8、，Ssex，Sage， Sdept，Cno，Grade FROM Student，SC WHERE Student.Sno = SC.Sno；,An Introduction to Database System,非等值连接查询,连接运算符 不是 = 的连接操作 . 比较运算符：、=、. BETWEEN . AND .,An Introduction to Database System,三、自身连接,一个表与其自己进行连接，称为表的自身连接 需要给表起别名以示区别 由于所有属性名都是同名属性，因此必须使用别名前缀,An Introduction to Database System,自身连接
9、（续）,例34 查询每一门课的间接先修课（即先修课的先修课） SELECT FIRST.Cno，SECOND.Cpno FROM Course FIRST，Course SECOND WHERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno；,An Introduction to Database System,自身连接（续）,FIRST表（Course表）,An Introduction to Database System,自身连接（续）,SECOND表（Course表）,An Introduction to Database System,自身连接（续）,查询结果 1 7 3 5 5
10、6,An Introduction to Database System,四、外连接（Outer Join）,外连接与普通连接的区别 普通连接操作只输出满足连接条件的元组 外连接操作以指定表为连接主体，将主体表中不满足连接条件的元组一并输出,An Introduction to Database System,外连接（续）,例 33 查询每个学生及其选修课程的情况包括没有选修课程的学生-用外连接操作 SELECT Student.Sno，Sname，Ssex， Sage，Sdept，Cno，Grade FROM Student，SC WHERE Student.Sno = SC.Sno(*)；
11、,An Introduction to Database System,外连接（续）,结果： Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept Cno Grade 95001 李勇 男 20 CS 1 92 95001 李勇 男 20 CS 2 85 95001 李勇 男 20 CS 3 88 95002 刘晨 女 19 IS 2 90 95002 刘晨 女 19 IS 3 80 95003 王敏 女 18 MA 95004 张立 男 19 IS,An Introduction to Database System,外连接（续）,在表名后面加外连接操作符(*)或(+)指定非主
12、体表 非主体表有一“万能”的虚行，该行全部由空值组成 虚行可以和主体表中所有不满足连接条件的元组进行连接 由于虚行各列全部是空值，因此与虚行连接的结果中，来自非主体表的属性值全部是空值,An Introduction to Database System,外连接（续）,左外连接 外连接符出现在连接条件的左边 右外连接 外连接符出现在连接条件的右边,An Introduction to Database System,五、复合条件连接,WHERE子句中含多个连接条件时，称为复合条件连接 例35查询选修2号课程且成绩在90分以上的所有学生的 学号、姓名 SELECT Student.Sno, st
13、udent.Sname FROM Student, SC WHERE Student.Sno = SC.Sno AND /* 连接谓词*/ SC.Cno= 2 AND /* 其他限定条件 */ SC.Grade 90； /* 其他限定条件 */,An Introduction to Database System,多表连接,例36 查询每个学生的学号、姓名、选修的课程名及成绩。 SELECT Student.Sno，Sname，Cname，Grade FROM Student，SC，Course WHERE Student.Sno = SC.Sno and SC.Cno = Course.Cn
14、o； 结果： Student.Sno Sname Cname Grade 95001 李勇 数据库 92 95001 李勇 数学 85 95001 李勇 信息系统 88 95002 刘晨 数学 90 95002 刘晨 信息系统 80,An Introduction to Database System,3.3 查 询,3.3.1 概述 3.3.2 单表查询 3.3.3 连接查询 3.3.4 嵌套查询 3.3.5 集合查询 3.3.6 小结,An Introduction to Database System,3.3.4 嵌套查询,嵌套查询概述 嵌套查询分类 嵌套查询求解方法 引出子查询的谓词,
15、An Introduction to Database System,嵌套查询(续),嵌套查询概述 一个SELECT-FROM-WHERE语句称为一个查询块 将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询,An Introduction to Database System,嵌套查询(续),SELECT Sname 外层查询/父查询 FROM Student WHERE Sno IN （SELECT Sno 内层查询/子查询 FROM SC WHERE Cno= 2 ）；,An Introduction to Database System,嵌套查询
16、(续),子查询的限制 不能使用ORDER BY子句 层层嵌套方式反映了 SQL语言的结构化 有些嵌套查询可以用连接运算替代,An Introduction to Database System,嵌套查询分类,不相关子查询 子查询的查询条件不依赖于父查询 相关子查询 子查询的查询条件依赖于父查询,An Introduction to Database System,嵌套查询求解方法,不相关子查询 是由里向外逐层处理。即每个子查询在 上一级查询处理之前求解，子查询的结果 用于建立其父查询的查找条件。,An Introduction to Database System,嵌套查询求解方法（续）,相关
17、子查询 首先取外层查询中表的第一个元组，根据它与内层查询相关的属性值处理内层查询，若WHERE子句返回值为真，则取此元组放入结果表； 然后再取外层表的下一个元组； 重复这一过程，直至外层表全部检查完为止。,An Introduction to Database System,引出子查询的谓词,带有IN谓词的子查询 带有比较运算符的子查询 带有ANY或ALL谓词的子查询 带有EXISTS谓词的子查询,An Introduction to Database System,一、带有IN谓词的子查询,例37 查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。 此查询要求可以分步来完成 确定“刘晨”所在系名 SELE
18、CT Sdept FROM Student WHERE Sname= 刘晨 ； 结果为： Sdept IS,An Introduction to Database System,带有IN谓词的子查询（续）, 查找所有在IS系学习的学生。 SELECT Sno，Sname，Sdept FROM Student WHERE Sdept= IS ； 结果为： Sno Sname Sdept 95001 刘晨 IS 95004 张立 IS,An Introduction to Database System,构造嵌套查询,将第一步查询嵌入到第二步查询的条件中 SELECT Sno，Sname，Sdep
19、t FROM Student WHERE Sdept IN (SELECT Sdept FROM Student WHERE Sname= 刘晨 )； 此查询为不相关子查询。DBMS求解该查询时也是分步 去做的。,An Introduction to Database System,带有IN谓词的子查询（续）,用自身连接完成本查询要求 SELECT S1.Sno，S1.Sname，S1.Sdept FROM Student S1，Student S2 WHERE S1.Sdept = S2.Sdept AND S2.Sname = 刘晨；,An Introduction to Database
20、 System,带有IN谓词的子查询（续）,父查询和子查询中的表均可以定义别名 SELECT Sno，Sname，Sdept FROM Student S1 WHERE S1.Sdept IN (SELECT Sdept FROM Student S2 WHERE S2.Sname= 刘晨 )；,An Introduction to Database System,带有IN谓词的子查询（续）,例38查询选修了课程名为“信息系统”的学生学号和姓名 SELECT Sno，Sname 最后在Student关系中 FROM Student 取出Sno和Sname WHERE Sno IN (SELEC
21、T Sno 然后在SC关系中找出选 FROM SC 修了3号课程的学生学号 WHERE Cno IN (SELECT Cno 首先在Course关系中找出“信 FROM Course 息系统”的课程号，结果为3号 WHERE Cname= 信息系统);,An Introduction to Database System,带有IN谓词的子查询（续）,结果： Sno Sname - - 95001 李勇 95002 刘晨,An Introduction to Database System,带有IN谓词的子查询（续）,用连接查询 SELECT Sno，Sname FROM Student，SC，
22、Course WHERE Student.Sno = SC.Sno AND SC.Cno = Course.Cno AND Course.Cname=信息系统；,An Introduction to Database System,二、带有比较运算符的子查询,当能确切知道内层查询返回单值时，可用比较运算符（，=，）。 与ANY或ALL谓词配合使用,An Introduction to Database System,带有比较运算符的子查询（续）,例：假设一个学生只可能在一个系学习，并且必须属于一个系，则在例37可以用 = 代替IN ： SELECT Sno，Sname，Sdept FROM S
23、tudent WHERE Sdept = SELECT Sdept FROM Student WHERE Sname= 刘晨 ；,An Introduction to Database System,带有比较运算符的子查询（续）,子查询一定要跟在比较符之后 错误的例子： SELECT Sno，Sname，Sdept FROM Student WHERE ( SELECT Sdept FROM Student WHERE Sname= 刘晨 ) = Sdept；,An Introduction to Database System,三、带有ANY或ALL谓词的子查询,谓词语义 ANY：任意一个值
24、 ALL：所有值,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,需要配合使用比较运算符 ANY 大于子查询结果中的某个值 ALL 大于子查询结果中的所有值 = ANY 大于等于子查询结果中的某个值 = ALL 大于等于子查询结果中的所有值 ）ANY 不等于子查询结果中的某个值 !=（或）ALL 不等于子查询结果中的任何一个值,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,例39 查询其他系中比信息系任意一个(其中某一个)学生年龄小的学生姓名和年龄 SELECT Sname
25、，Sage FROM Student WHERE Sage IS ; /* 注意这是父查询块中的条件 */,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,结果 Sname Sage 王敏 18 执行过程 1.DBMS执行此查询时，首先处理子查询，找出 IS系中所有学生的年龄，构成一个集合(19，18) 2. 处理父查询，找所有不是IS系且年龄小于 19 或 18的学生,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,ANY和ALL谓词有时可以用集函数实现 ANY与ALL与集
26、函数的对应关系,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,用集函数实现子查询通常比直接用ANY或ALL查询效率要高，因为前者通常能够减少比较次数,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,例39：用集函数实现例39 SELECT Sname，Sage FROM Student WHERE Sage IS ;,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,例40 查询其他系中比信息系所有学生年龄都小的学生
27、姓名及年龄。 方法一：用ALL谓词 SELECT Sname，Sage FROM Student WHERE Sage IS ; 查询结果为空表。,An Introduction to Database System,带有ANY或ALL谓词的子查询（续）,方法二：用集函数 SELECT Sname，Sage FROM Student WHERE Sage IS ;,An Introduction to Database System,四、带有EXISTS谓词的子查询,1. EXISTS谓词 2. NOT EXISTS谓词 3. 不同形式的查询间的替换 4. 相关子查询的效率 5. 用EXIST
28、S/NOT EXISTS实现全称量词 6. 用EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴函,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,1. EXISTS谓词 存在量词 带有EXISTS谓词的子查询不返回任何数据，只产生逻辑真值“true”或逻辑假值“false”。 若内层查询结果非空，则返回真值 若内层查询结果为空，则返回假值 由EXISTS引出的子查询，其目标列表达式通常都用* ，因为带EXISTS的子查询只返回真值或假值，给出列名无实际意义 2. NOT EXISTS谓词,An Introduction to Databas
29、e System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,思路分析： 本查询涉及Student和SC关系。 在Student中依次取每个元组的Sno值，用此值去检查SC关系。 若SC中存在这样的元组，其Sno值等于此Student.Sno值，并且其Cno= 1，则取此Student.Sname送入结果关系。,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例41 查询所有选修了1号课程的学生姓名。 用嵌套查询 SELECT Sname FROM Student WHERE EXISTS (SELECT * FROM SC /*相关子查询*/
30、 WHERE Sno=Student.Sno AND Cno= 1 )； 求解过程,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用连接运算 SELECT Sname FROM Student, SC WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno= 1;,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例42 查询没有选修1号课程的学生姓名。 SELECT Sname FROM Student WHERE NOT EXISTS (SELECT * FR
31、OM SC WHERE Sno = Student.Sno AND Cno=1)； 此例用连接运算难于实现,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,3. 不同形式的查询间的替换 一些带EXISTS或NOT EXISTS谓词的子查询不能被其他形式的子查询等价替换 所有带IN谓词、比较运算符、ANY和ALL谓词的子查询都能用带EXISTS谓词的子查询等价替换。,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例：例37查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。可以用带EXISTS谓
32、词的子查询替换： SELECT Sno，Sname，Sdept FROM Student S1 WHERE EXISTS SELECT * FROM Student S2 WHERE S2.Sdept = S1.Sdept AND S2.Sname = 刘晨 ；,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,5.用EXISTS/NOT EXISTS实现全称量词(难点) SQL语言中没有全称量词 （For all） 可以把带有全称量词的谓词转换为等价的带有存在量词的谓词： (x)P ( x( P),An Introduction to
33、Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例43 查询选修了全部课程的学生姓名。 SELECT Sname FROM Student WHERE NOT EXISTS （SELECT * FROM Course WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM SC WHERE Sno= Student.Sno AND Cno= Course.Cno）；,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,6. 用EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴函(难点) SQL语言中没有蕴函(Impli
34、cation)逻辑运算 可以利用谓词演算将逻辑蕴函谓词等价转换为： p q pq,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例44 查询至少选修了学生95002选修的全部课程的学生号码。 解题思路： 用逻辑蕴函表达：查询学号为x的学生，对所有的课程y，只要95002学生选修了课程y，则x也选修了y。 形式化表示： 用P表示谓词 “学生95002选修了课程y” 用q表示谓词 “学生x选修了课程y” 则上述查询为: (y) p q,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）
35、,等价变换： (y)p q (y (p q ) (y ( p q) y(pq) 变换后语义：不存在这样的课程y，学生95002选修了y，而学生x没有选。,An Introduction to Database System,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用NOT EXISTS谓词表示： SELECT DISTINCT Sno FROM SC SCX WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM SC SCY WHERE SCY.Sno = 95002 AND NOT EXISTS (SELECT * FROM SC SCZ WHERE SCZ.Sno=SCX.Sno A
36、ND SCZ.Cno=SCY.Cno)；,An Introduction to Database System,3.3 查 询,3.3.1 概述 3.3.2 单表查询 3.3.3 连接查询 3.3.4 嵌套查询 3.3.5 集合查询 3.3.6 小结,An Introduction to Database System,3.3.5 集合查询,标准SQL直接支持的集合操作种类 并操作(UNION) 一般商用数据库支持的集合操作种类 并操作(UNION) 交操作(INTERSECT) 差操作(MINUS),An Introduction to Database System,1 并操作,形式 UN
37、ION 参加UNION操作的各结果表的列数必须相同；对应项的数据类型也必须相同,An Introduction to Database System,并操作（续）,例45 查询计算机科学系的学生及年龄不大于19岁的学生。 方法一： SELECT * FROM Student WHERE Sdept= CS UNION SELECT * FROM Student WHERE Sage=19；,An Introduction to Database System,并操作（续）,方法二： SELECT DISTINCT * FROM Student WHERE Sdept= CS OR Sage=1
38、9；,An Introduction to Database System,并操作（续）,例46 查询选修了课程1或者选修了课程2的学生。 方法一： SELECT Sno FROM SC WHERE Cno= 1 UNION SELECT Sno FROM SC WHERE Cno= 2 ；,An Introduction to Database System,并操作（续）,方法二： SELECT DISTINCT Sno FROM SC WHERE Cno= 1 OR Cno= 2 ；,An Introduction to Database System,并操作（续）,例47 设数据库中有一
39、教师表Teacher(Tno, Tname,.)。查询学校中所有师生的姓名。 SELECT Sname FROM Student UNION SELECT Tname FROM Teacher;,new,An Introduction to Database System,2 交操作,标准SQL中没有提供集合交操作，但可用其他方法间接实现。,An Introduction to Database System,2 交操作,例48 查询计算机科学系的学生与年龄不大于19岁的学生的交集 本例实际上就是查询计算机科学系中年龄不大于19岁的学生 SELECT * FROM Student WHERE
40、Sdept= CS AND Sage=19；,An Introduction to Database System,交操作（续）,例49 查询选修课程1的学生集合与选修课程2的学生集合的交集 本例实际上是查询既选修了课程1又选修了课程2的学生 SELECT Sno FROM SC WHERE Cno= 1 AND Sno IN (SELECT Sno FROM SC WHERE Cno= 2 )；,An Introduction to Database System,交操作（续）,例50 查询学生姓名与教师姓名的交集 本例实际上是查询学校中与教师同名的学生姓名 SELECT DISTINCT
41、Sname FROM Student WHERE Sname IN (SELECT Tname FROM Teacher);,new,An Introduction to Database System,3 差操作,标准SQL中没有提供集合差操作，但可用其他方法间接实现。,An Introduction to Database System,3 差操作,例51 查询计算机科学系的学生与年龄不大于19岁的学生的差集。 本例实际上是查询计算机科学系中年龄大于19岁的学生 SELECT * FROM Student WHERE Sdept= CS AND Sage19；,An Introductio
42、n to Database System,差操作（续）,例52 查询学生姓名与教师姓名的差集 本例实际上是查询学校中未与教师同名的学生姓名 SELECT DISTINCT Sname FROM Student WHERE Sname NOT IN (SELECT Tname FROM Teacher);,new,An Introduction to Database System,4. 对集合操作结果的排序,ORDER BY子句只能用于对最终查询结果排序，不能对中间结果排序 任何情况下，ORDER BY子句只能出现在最后 对集合操作结果排序时，ORDER BY子句中用数字指定排序属性,new,
43、An Introduction to Database System,对集合操作结果的排序（续）,例53 错误写法 SELECT * FROM Student WHERE Sdept= CS ORDER BY Sno UNION SELECT * FROM Student WHERE Sage=19 ORDER BY Sno；,new,An Introduction to Database System,对集合操作结果的排序（续）,正确写法 SELECT * FROM Student WHERE Sdept= CS UNION SELECT * FROM Student WHERE Sage=
44、19 ORDER BY 1；,new,An Introduction to Database System,3.3.6 SELECT语句的一般格式,SELECT ALL|DISTINCT 别名 ， 别名 FROM 别名 ， 别名 WHERE GROUP BY ， . HAVING ORDER BY ASC|DESC ， ASC|DESC ；,An Introduction to Database System,目标列表达式,目标列表达式格式 (1) . * (2) .，. ：由属性列、作用于属性列的集函数和常量的任意算术运算（+，-，*，/）组成的运算公式。,An Introduction t
45、o Database System,集函数格式,COUNT SUM AVG (DISTINCT|ALL ) MAX MIN COUNT (DISTINCT|ALL *),An Introduction to Database System,条件表达式格式,（1） ANY|ALL (SELECT语句),An Introduction to Database System,条件表达式格式,（2） NOT BETWEEN AND (SELECT (SELECT 语句) 语句),An Introduction to Database System,条件表达式格式,（3） (， ) NOT IN (SELECT语句),An Introduction to Database System,条件表达式格式,(4) NOT LIKE (5) IS NOT NULL (6) NOT EXISTS (SELECT语句),An Introduction to Database System,条件表达式格式,（7） AND AND OR OR,An Introduction to Database System,下课了。,休息一会儿。,追 求,