数据库语言的练习5 - SELECT（嵌套查询EXISTS、集合查询、基于派生表的查询）（2020.3.18作业）

EXISTS谓词：

存在量词 $\exists$

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，则外层的WHERE子句返回真值
若内层查询结果为空，则外层的WHERE子句返回假值

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。

NOT EXISTS谓词：
若内层查询结果非空，则外层的WHERE子句返回假值
若内层查询结果为空，则外层的WHERE子句返回真值

[例 3.60]查询所有选修了1号课程的学生姓名。

SELECT Sname
FROM   Student
WHERE  EXISTS(
		 SELECT *
		 FROM SC
		 WHERE Sno=Student.Sno AND Cno= '1');

按顺序取Student中的Sno值，看SC中存不存在这个Sno值，也就是看这个同学有没有选课，如果存在并且其Cno= ‘1’，则不为空，取此Student.Sname送入结果表
在这里插入图片描述
[例 3.61] 查询没有选修1号课程的学生姓名。

SELECT Sname
FROM   Student
WHERE  NOT EXISTS(
		SELECT *
		FROM SC
		WHERE Sno = Student.Sno AND Cno='1');

NOT EXISTS就是取反操作
在这里插入图片描述
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：
[例 3.55]查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。
可以用带EXISTS谓词的子查询替换：

SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM   Student S1
WHERE  EXISTS(
		SELECT *
        FROM Student S2
        WHERE S2.Sdept = S1.Sdept AND S2.Sname = '刘晨');

按顺序取Student中的Sdept值，看这个Sdept值跟刘晨的Sdept值是否相等。相等就是存在，则不为空，取此学生的Sno,Sname,Sdept送入结果表。

SQL语言中没有全称量词 $\forall$ ，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：
$(\forall x)P \equiv \neg (\exists x(\neg P))$

[例 3.62] 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) );

转义后的表达：没有一门课程是他不选修的
过程：
进入第一层：取Student中的第一个Sno值201215121
进入第二层：取Course中的第一个Cno值1
进入第三层：看SC中是否存在Sno=201215121且Cno=1的(Sno= Student.Sno AND Cno= Course.Cno)，存在为F，不存在为T（注意是NOT EXISTS取反），这里为F
返回第二层：取Course中的第二个Cno值2
进入第三层：看SC中是否存在Sno=201215121且Cno=2的(Sno= Student.Sno AND Cno= Course.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为F
……
返回第二层：取Course中的最后一个Cno值7
进入第三层：看SC中是否存在Sno=201215121且Cno=7的(Sno= Student.Sno AND Cno= Course.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为T
得到第二层结果：F $\vee$ F $\vee$ F $\vee$ T $\vee$ T $\vee$ T $\vee$ T=T
得到第一层结果：F（取反）
所以Sno值为201215121的第一个学生没有选修所有课
进入第一层：取Student中的第二个Sno值201215122
……
以此类推
这里虽然有些麻烦但其实是很好理解的
在这里插入图片描述

SQL语言中没有蕴涵逻辑运算
可以利用谓词演算将逻辑蕴涵谓词等价转换为：
$p \rightarrow q \equiv \neg p \vee q$

[例 3.63]查询至少选修了学生201215122选修的全部课程的学生号码。
用逻辑蕴涵表达：
查询学号为x的学生，对所有的课程y，只要201215122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201215122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: $(\forall y) p \rightarrow q$
等价变换： $(\forall y) p \rightarrow q \equiv \neg \exists y(p \wedge q)$
变换后语义：不存在这样的课程y，学生201215122选修了y，而学生x没有选

SELECT DISTINCT Sno
FROM   SC SCX
WHERE  NOT EXISTS(
		SELECT *
        FROM SC SCY
        WHERE SCY.Sno = '201215122'  AND  NOT EXISTS(
        										SELECT *
                                     			FROM SC SCZ
                                    			WHERE SCZ.Sno=SCX.Sno AND SCZ.Cno=SCY.Cno));

过程：
进入第一层：取SCX中的第一个Sno值201215121
进入第二层：取SCY中的第一个Cno值1
进入第三层：看SCZ中是否存在Sno=201215121且Cno=1的(SCZ.Sno=SCX.Sno AND SCZ.Cno=SCY.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为F
返回第二层：看SCY中是否存在Sno=201215121且F(WHERE SCY.Sno = ‘201215122’ AND F[这里的F是上一步的结果])，存在为F，不存在为T，这里为F
取SCY中的第二个Cno值2
进入第三层：看SCZ中是否存在Sno=201215121且Cno=2的(SCZ.Sno=SCX.Sno AND SCZ.Cno=SCY.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为F
返回第二层：看SCY中是否存在Sno=201215121且F(WHERE SCY.Sno = ‘201215122’ AND F)，存在为F，不存在为T，这里为F
取SCY中的第三个Cno值3
进入第三层：看SCZ中是否存在Sno=201215121且Cno=3的(SCZ.Sno=SCX.Sno AND SCZ.Cno=SCY.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为F
返回第二层：看SCY中是否存在Sno=201215121且F(WHERE SCY.Sno = ‘201215122’ AND F)，存在为F，不存在为T，这里为F
取SCY中的第四个Cno值5
进入第三层：看SCZ中是否存在Sno=201215121且Cno=5的(SCZ.Sno=SCX.Sno AND SCZ.Cno=SCY.Cno)，存在为F，不存在为T，这里为T
得到第二层结果：F $\vee$ F $\vee$ F $\vee$ F $\vee$ T=T
得到第一层结果：F
所以Sno值为201215121的第一个学生没有全部选修学生201215122选修的全部课程
进入第一层：使用了关键词DISTINCT，跳过重复的，取Student中的下一个Sno值201215122
……
以此类推
在这里插入图片描述
集合操作的种类：
并-UNION
交-INTERSECT
差-EXCEPT

参加集合操作的各查询结果的列数必须相同，对应项的数据类型必须相同
UNION：将多个查询结果合并起来时，系统自动去掉重复元组
UNION ALL：将多个查询结果合并起来时，保留重复元组
[例 3.64] 查询计算机科学系的学生及年龄不大于19岁的学生。

SELECT *
FROM  Student
WHERE Sdept= 'CS'
 
UNION
        
SELECT *
FROM  Student
WHERE Sage<=19;

在这里插入图片描述
[例 3.65] 查询选修了课程1或者选修了课程2的学生。

SELECT Sno
FROM   SC
WHERE  Cno='1'

UNION

SELECT Sno
FROM   SC
WHERE  Cno='2';

在这里插入图片描述
[例3.66] 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。

SELECT *
FROM  Student
WHERE Sdept='CS' 

INTERSECT

SELECT *
FROM  Student
WHERE Sage<=19

在这里插入图片描述
就是查询计算机科学系中年龄不大于19岁的学生，可以用连接查询解决

SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' AND  Sage<=19;

[例 3.67]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'
 
INTERSECT

SELECT Sno
FROM   SC
WHERE  Cno='2';

在这里插入图片描述
也可以表示为嵌套查询：

SELECT Sno
FROM   SC
WHERE  Cno='1' AND Sno IN(
					SELECT Sno
                    FROM   SC
                    WHERE  Cno='2');

[例 3.68] 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。

SELECT *
FROM  Student
WHERE Sdept='CS'

EXCEPT

SELECT  *
FROM  Student
WHERE Sage <=19;

在这里插入图片描述
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  Sage>19;

子查询不仅可以出现在WHERE子句中，还可以出现在FROM子句中，这时子查询生成的临时派生表成为主查询的查询对象。

[例3.57]找出每个学生超过他自己选修课程平均成绩的课程号

SELECT Sno,Cno
FROM   SC,(SELECT   Sno,Avg(Grade) 
           FROM     SC 
		   GROUP BY Sno)
		   AS       Avg_sc(avg_sno,avg_grade)
WHERE  SC.Sno = Avg_sc.avg_sno AND SC.Grade >=Avg_sc.avg_grade

其中嵌套的查询结果为一张临时派生表，可以看为一张实际的表。将该表起名为Avg_sc，Sno,Avg(Grade)的列名分别为avg_sno,avg_grade
在这里插入图片描述
如果子查询中没有聚集函数，
派生表可以不指定属性列，
子查询SELECT子句后面的列名为其缺省属性。

[例]查询所有选修了1号课程的学生姓名，可以用如下查询完成：

SELECT Sname
FROM   Student,(SELECT Sno FROM SC WHERE Cno='1') 
				AS SC1
WHERE  Student.Sno=SC1.Sno;

先进行查询，查询结果为一张临时派生表，再将两表连接
在这里插入图片描述
与之前的方法对比，之前是先进行连接再进行查询，这种方法是先进行查询，将符合条件的内容构成一张临时派生表，再进行连接。感觉这种方法会更快捷，高效

SELECT语句的一般格式

SELECT [ALL|DISTINCT]<目标列表达式> [别名] [ ,<目标列表达式> [别名]] …
FROM            <表名或视图名> [别名] 
                [,<表名或视图名> [别名]] …
                |(<SELECT语句>)[AS]<别名>
[WHERE <条件表达式>]
[GROUP BY <列名1>[HAVING<条件表达式>]]
[ORDER BY <列名2> [ASC|DESC]];

DISTINCT：去除重复值；
自身连接时要用到别名；
FROM中可有子查询，用AS生成一张临时派生表；
WHERE中的条件表达式是最复杂的部分，单表查询、连接查询、嵌套查询、集合查询、基于此派生表的查询。其中嵌套查询又最为复杂；
分组要用GROUP BY，HAVING+条件；
排序用ORDER BY，ASC为升序，DESC为降序，缺省为ASC。

总结：最后看着SELECT语句的一般格式就能回想起这一阵所学的内容。确实今天学习的嵌套查询EXISTS是最难理解的，但是老师说难也不能怂，趁热把这些东西又仔细的看了看，保证自己理解通透，发现它一层一层的还是很有规律的，反正比物理啥的简单多了
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与阿轩势力狼狈为奸

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数据库语言的练习5 - SELECT（嵌套查询EXISTS、集合查询、基于派生表的查询）（2020.3.18作业）

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