【数据库系统原理】第四章 SQL语言之数据查询与操作

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4.1 数据查询与操作

以以下关系为例：

4.1.1 SQL查询

SQL查询的基本结构(三个子句)：

SELECT A1,A2,...An		--投影
FROM r1,r2,...,rm		--笛卡尔积
WHERE P					--选择条件

例1，找出所有教师的名字：

SELECT name
FROM instructor;

Select子句：

例1，查询instructor关系中的所有系名，并去除重复：

/*
* SQL允许在关系以及SQL表达式结果中出现重复的元组,
* 若要强行去除重复，可在select后加入关键词distinct
*/
SELECT DISTINCT dept_name	--去除重复
FROM instructor;

例2，查询instructor关系中的所有系名，不去除重复:

/*也允许我们使用关键词all来显式指明不去除重复(SQL默认就是all)*/
SELECT ALL dept_name		--不去除重复
FROM instructor;

例3，查询所有的属性：

SELECT *					--查询全部
FROM instructor;

例4，查询ID，名字，1.05倍后的薪水:

/*
* select子句还可带含有+、-、*、/运算符的算术表达式，
* 运算对象可以是常数或元组的属性
*/
SELECT ID,name,salary*1.05	--薪水乘1.05倍
FROM instructor;			

SQL中的select子句支持关系代数运算符的多重集版本：
例：有表r₁,

表r₂,

则Π_B（r₁）× r₂为，

Where子句：
例1，找出所有在Computer Science系并且工资超过70 000美元的教师的姓名：

/*where子句允许我们只选出那些在from子句的结果关系中满足特定谓词的元组*/
SELECT name
FROM instructor
WHERE dept_name='Comp.Sci.' AND salary>70000;

例2，找出工资在90 000美元和100 000美元之间的教师的姓名:

/*
* SQL允许在where子句中使用逻辑连词and，or和not，
* 也可以使用between指定范围查询。
* 逻辑连词的运算对象可以是包含比较运算符<、<=、>、>=、= 和<>的表达式
*/
SELECT name
FROM instructor
WHERE salary>=90000 AND salary<=100000;

or

SELECT name
FROM instructor
WHERE salary BETWEEN 90000 AND 100000;

From子句：
例1，找出关系instructor和teaches的笛卡尔积：

/*
* from子句是一个查询求值中需要访问的关系列表，
* 通过from子句定义了一个在该子句中所列出关系上的笛卡尔积
*/
SELECT *
FROM instructor,teaches;

例2，找出Computer Science系的教师名和课程标识：

SELECT name,course_id
FROM instructor,teaches
WHERE instructor.ID=teaches AND instructor.dept_name='Com.Sci.';

As子句（更名运算）：
例1，找出Computer Science系的教师名和课程标识，将属性name重命名为instructor_name:

/*
* SQL提供可为关系和属性重新命名的机制，即使用as子句,
* old-name as new-name
*/
SELECT name AS instructor_name,course_id
FROM instructor,teaches
WHERE instructor.ID=teaches.ID AND instructor.dept_name='Com.Sci.'; 

例2，找出所有教师，以及他们所讲授课程的标识：

/*
* as子句既可以出现在select子句中，也可以出现在from子句中。
*/
SELECT T.name,S.course_id
FROM instructor AS T,teaches AS S
WHERE T.ID=S.ID;

例3，找出所有教师名，他们的工资至少比Biology系某一个教师的工资要高

SELECT DISTINCT T.name
FROM instructor AS T,instructor AS S
WHERE T.salary>S.salary AND S.dept_name='Biology';

字符串运算（Like）：

• 百分号“%”：匹配任意子串
• 下划线“_”：匹配任意一个字符

例1，找出所在建筑名称中包含子串‘Watson’的所有系名：

SELECT dept_name
FROM department
WHERE building LIKE '%Watson%';		--匹配子串Watson

• 为使模式中能够包含特殊字符（即%和_），SQL允许定义转义字符。我们
  在like比较运算中使用escape关键词来定义转义字符。

例2，使用反斜线（\）作为转义字符：

LIKE 'ab\%cd%' ESCAPE '\'	--匹配所有以“ab%cd”开头的字符串
LIKE 'ab\\cd%' ESCAPE '\'	--匹配所有以“ab\cd”开头的字符串

• SQL还允许在字符串上有多种函数，例如串联(“||”)、提取子串、计算字符串长度、大小写转换（用upper（s）将字符串s 转换为大写或用lower（s）将字符串s 转换为小写）、去掉字符串后面的空格（使用trim（s））等等。

排列元组的显示次序：
例1，按字母顺序列出在Physics系的所有教师：

/*
* SQL为用户提供了一些对关系中元组显示次序的控制。
* order by子句就可以让查询结果中元组按排列顺序显示
*/
SELECT name
FROM instructor
WHERE dept_name='Physics'
ORDER BY name;

例2，按salary的降序列出整个instructor关系，如果有几位教师的工资相
同，就将他们按姓名升序排列：

/*
* order by子句默认使用升序。
* 要说明排序顺序，我们可以用desc表示降序，或者用asc表示升序
*/
SELECT name
FROM instructor
ORDER BY salary desc,name asc

集合运算：

• SQL作用在关系上的union、intersect和except运算对应于数学集合论中∪，∩和－运算。
• union、intersect和except运算与select子句不同，它们会自动去除重复。
• 如果想保留所有重复，必须用union all、intersect all和except all。

• 以section(course_id,sec_id,semester,year,building,room_number,time_slot_id)为例

例1，找出在2009年秋季开课，或者在2010年春季开课或两个学期都开课的所有课程

(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Fall' AND year=2009)
UNION						--并
(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Spring' AND year=2010);

例2，找出在2009年秋季和2010年春季同时开课所有课程:

(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Fall' AND year=2009)
INTERSECT					--交
(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Spring' AND year=2010);

例3，找出在2009年秋季开课，但不在2010年春季开课的所有课程：

(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Fall' AND year=2009)
EXCEPT						--差
(SELECT course_id
FROM section
WHERE semester='Spring' AND year=2010);

要注意的是：

• 在Oracle中，支持union，union ALL，intersect和Minus；但不支持Intersect ALL和Minus ALL。
• 在SQL Server 2000中只支持union和union A。

聚集函数：.

SQL提供了五个固有聚集函数：

• 平均值：avg
• 最小值：min
• 最大值：max
• 总和：sum
• 计数：count

其中，sum和avg的输入必须是数字集，但其他运算符还可作用在非数字数据类型的集合上，如字符串。

例1，找出Computer Science系教师的平均工资：

g_avg(salary)(σ_{dept_name=‘Com.Sci.’}(instructor))

SELECT AVG(salary) AS avg_salay		--求平均值：avg()
FROM instructor
WHERE dept_name='Comp.Sci';

例2，找出每个系的平均工资:

/*
* group by子句中给出的一个或多个属性是用来构造分组的，
* 在group by子句中的所有属性上取值相同的元组将被分在一个组中
* 任何没有出现在group by子句中的属性，如果出现在select子句中的话，
* 它只能出现在聚集函数内部，否则这样的查询就是错误的！
*/
SELECT dept_name AVG(salary) AS avg_salary
FROM instructor
GROUP BY dept_name;

结果：

例3，找出教师平均工资超过42 000美元的系：

/*
* having子句类似于where子句，
* 但其是对分组限定条件，而不是对元组限定条件。
* having子句中的谓词在形成分组后才起作用，因此可以使用聚集函数。
* 与select子句的情况类似，任何出现在having子句中，但没有被聚集的属性，必须出现在group by子句中，
* 否则这样的查询就是错误的！
*/
SELECT dept_name AVG(salary) AS avg_salary
FROM instructor
GROUP BY dept_name
HAVING AVG(salary)>42000;

空值：
例1，找出instructor关系中元组在属性salary上取空值的教师名:

/*在谓词中可以使用特殊的关键词null测试空值,
* 也可以使用is not null测试非空值
*/
SELECT name
FROM instructor
WHERE salary IS NULL;	--注意区分与salary=NULL的不同

聚集函数根据以下原则处理空值：

• 除了count（*）外所有的聚集函数都忽略输入集合中的空值。
• 规定：空集的count运算值为0，其他所有聚集运算在输入为空集的情况下返回一个空值。

例2，计算所有教师工资总和：

/*
* sum运算符会忽略输入中的所有空值
* 如果instructor关系中所有元组在salary上的取值都为空，
* 则sum运算符返回的结果即为null
*/
SELECT SUM(salary)
FROM instructor

4.1.2 嵌套子查询

• 子查询是嵌套在另一个查询中的select-from-where表达式。
• 子查询嵌套在where子句中，通常用于对集合的成员资格、集合的比较以及集合的基数进行检查。

集合成员资格：
例1，找出在2009年秋季和2010年春季学期同时开课的所有课程

/*连接词in测试元组是否是集合中的成员，
* 集合是由select子句产生的一组值构成的，对应的还有not in
*/
SELECT DISTINCT course_id
FROM SECTION
WHERE semester='Fall' AND year=2009 AND
course_id IN (
			SELECT course_id
			FROM section
			WHERE semester='Spring' AND year=2010);

集合的比较：
例1，找出（不同的）学生总数，他们选修了ID为10101的教师所讲授的课程：

SELECT COUNT(DISTINCT ID)
FROM takes
WHERE (course_id,sec_id,semester,year)
			IN (SELECT course_id,sec_id,semester,year)
			FROM teaches
			WHERE teaches.ID=10101);

例2，找出满足下面条件的所有教师的姓名，他们的工资至少比Biology系某一个教师的工资要高：

/*
* 短语“至少比某一个要大”在SQL中用>some表示，意为对于C>some r,是否存在一个t属于r，令C>t
*/
SELECT name
FROM instructor
WHERE salary > SOME(SELECT salary
				FROM instructor
				WHERE dept_name='Biology');

例3，找出满足下面条件的所有教师的姓名，他们的工资比Biology系每个教师的工资都高：

SELECT salary
FROM instructor
WHERE salary > ALL(SELECT salary
				FROM instructor
				WHERE dept_name='Biology');

例4，找出平均工资最高的系：

SELECT dept_name
FROM instructor
GROUP BY dept_name
HAVING AVG(salary) > (SELECT AVG(salary)
					FROM instructor
					GROUP BY dept_name);

空关系测试：
例1，找出在2009年秋季学期和2010年春季学期通识开课的所有课程，使用exists结构，重写该查询：

SELECT course_id
FROM section AS S
WHERE semester = 'Fall' AND year=2009 AND
		EXISTS (SELECT *
				FROM section AS T
				WHERE semester='Spring' AND year=2010 AND
				S.course_id=T.course_id);

例2，找出选修了Biology系开设的所有课程的学生：

SELECT DISTINCT S.ID,S.name
FROM student AS S
WHERE NOT EXISTS ((SELECT course_id
				FROM course
				WHERE dept_name='Biology')
				EXCEPT
				(SELECT T.course_id
				FROM takes AS T
				WHERE S.ID=T.ID));

重复元组存在性测试：
例1，找出所有在2009年最多开设一次的课程:

/*SQL提供一个布尔函数，用于测试在一个子查询的结果中是否存在重复元组。
* 如果作为参数的子查询结果中没有重复的元组unique结构将返回true值
*/
SELECT T.course_id
FROM course AS T
WHERE UNIQUE (SELECT R.course_id
			FROM section AS R
			WHERE T.course_id=R.course_id AND R.year=2009);

例2，找出所有在2009年最少开设两次的课程:

SELECT T.course_id
FROM course AS T
WHERE NOT UNIQUE(SELECT R.course_id
				FROM section AS R
				WHERE T.course_id=R.course_id AND R.year=2009);
/*unique, not unique 在oracle8，sql server7中不支持*/

From子句中的子查询：
例1，找出系平均工资超过42 000美元的那些系中教师的平均工资:

/*
* SQL允许在from子句中使用子查询表达式。任何select-from-where表达式
* 返回的结果都是关系，因而可以被插入到另一个select-from-where中任何
* 关系可以出现的位置
*/
/*
* 在前面的聚集函数中，我们使用了having写此查询。
* 现在，我们用在from子句中使用子查询重写这个查询：
*/
SELECT salary
FROM (SELECT dept_name AVG(salary)
		FROM instructor
		GROUP BY dept_name)
		AS dept_avg(dept_name,avg_salary)
WHERE avg_salary>42000

例2，找出在所有系中工资总额最大的系的工资总额：

/*
* 在此，having子句是无能为力的。
* 但我们可以用from子句的子查询轻易地写出如下查询：
*/
SELECT MAX(tot_salary)
FROM (
	SELECT dept_name,sum(salary)
	FROM instructor
	GROUP BY dept_name
	 ) AS dept_total(dept_name,totsalary);

例3，找出具有最大预算值得系：

/*
* with子句提供定义临时关系的方法，这个定义只对包含with子句的查询有效
*/
WITH max_budget(value) AS
	(SELECT MAX(budget)
	 FROM department)
SELECT budget
FROM department,max_budget
WHERE department.budget=max_budget.value;

例4，找出工资总额大于平均值的系

WITH dept_total(dept_name,value) AS
			   (SELECT dept_name,sum(salary)		--每个系的工资总和
			    FROM instructor
			    GROUP BY dept_name),
			    dept_total_avg(value) AS			--所有系的平均工资
			    (SELECT AVG(value)
			    FROM dept_total)
SELECT dept_name
FROM dept_total A,dept_total_avg B
WHERE A.value>=B.value;

4.1.3 数据库的修改

删除：

• 只能删除整个元组，而不能只删除某些属性的值。
• 基本格式：DELETE FROM r WHERE p;

例1，从instructor 关系中删除与Finance系教师相关的所有元组

/*
* p代表谓词
* r代表关系
*/
DELETE FROM instructor
WHERE dept_name='Finance';

例2，从instructor关系中删除所有这样的教师元组，他们在位于Watson大楼
的系工作：

DELETE FROM instructor
WHERE dept_name in (SELECT dept_name
					FROM department
					WHERE building='Watson')

例3，删除工资低于大学平均工资的教师记录:

DELETE FROM instructor
WHERE salary < (SELECT AVG(salary)
				FROM instructor);
/*
* 引入一个问题：当我们每次从instructor关系中删除元组时，平均工资会改变吗？
* SQL中的解决方案：
* 首先，计算出平均工资，并找出要删除的所有元组
* 然后，删除上述找到的所有元组（不重新计算平均工资，也不重新测试元组是否符合删除件）
* 在同一SQL语句内，除非外层查询的元组变量引入内层查询，否则内层查询只进行一次
*/

插入：
例1，假设我们要插入的信息是Computer Science系开设的名为“Database Systems”的课程CS-437，它有4个学分 :

INSERT INTO course
VALUE ('CS-437','Database Systems','Comp.Sci',4);

/* SQL允许在insert语句中指定属性，所以上述语句还可写为： */
INSERT INTO course(course_id,title,dept_name,credits)
VALUE ('CS-437','Database Systems','Comp.Sci',4);

/*若上例中， Database Systems”课程的学分未知，插入语句还可写为： */
INSERT INTO course(course_id,title,dept_name)
VALUES('CS-437','Database Systems','Comp.Sci.');

例2，假设我们想让Music系每个修满144学分的学生成为Music系的教师，其工资为18 000美元

INSERT INTO instructor
SELECT ID,name,dept_name,18000
FROM student
WHERE dept_name='Music' AND tot_cred >144;

更新：
例1，假设给工资超过100 000美元的教师涨3%的工资，其余教师涨5% ：

UPDATE instructor
SET salary = salary*1.03
WHERE salary > 100 000;
UPDATE instructor
SET salary =salary*1.05
WHERE salary<=100 000;

/*我们也可以使用SQL提供的case结构，避免更新次序引发的问题*/
UPDATE instructor
SET salary = CASE
			WHEN salary <= 100 000 THEN salary*1.05
			ELSE salary * 1.03
END

4.1.4 SQL查询语句总结

通用形式：

SELECT <[DISTINCT] c1,c2,...>
FROM <r1,...>
[WHERE <condition>]
[GROUP BY <c1,c2,...> [HAVING <cond2>]]
[ORDER BY <c1[desc],[c2[desc|asc],...]>]

执行顺序：

• FROM -> WHERE -> GROUP -> HAVING -> SELECT ->ORDER BY

（完）