Операторы определения данных в SQL
| В стандарте SQL оператор создания таблиц имеет следующий синтаксис: определение таблицы>::=CREATE TABLE <имя таблицы>(описание элемента таблицы> [{,<описание элемента таблицы>}…])<описание элемента таблицы>::=<определение столбца>определение ограничений таблицы>определение столбца>::=<имя столбца> <тип данных>[<значение по умолчанию>][<дополнительные ограничения столбца>…]<значение по умолчанию>::=DEFAULT { <literal> | USER | NULL } дополнительные ограничения столбца>::=NOT NULL[ограничение уникальности столбца>]ограничение по ссылкам столбца>CHECK (<условия проверки на допустимость>) ограничение уникальности столбца>::= UNIQUE<ограничение по ссылкам столбца>::=FOREIGN KEY <спецификация ссылки> <спецификация ссылки>::= REFERENCES <имя основной таблицы> (<имя первичного ключа основной таблицы>)Давайте кратко прокомментируем оператор определения таблицы, синтаксис которого мы задали с помощью традиционной формы Бэкуса—Наура. При описании таблицы задается имя таблицы, которое является идентификатором в базовом языке СУБД и должно соответствовать требованиям именования объектов в данном языке. Кроме имени таблицы в операторе указывается список элементов таблицы, каждый из которых служит либо для определения столбца, либо для определения ограничения целостности определяемой таблицы. Требуется наличие хотя бы одного определения столбца. То есть таблицу, которая не имеет ни одного столбца, определить нельзя. Количество столбцов в одной таблице не ограничено, но в конкретных СУБД обычно бывают ограничения на количество атрибутов. Оператор CREATE TABLE определяет так называемую базовую таблицу, то есть реальное хранилище данных. Как видно, кроме обязательной части, в которой задается имя столбца и его тип данных, определение столбца может содержать два необязательных раздела: значение столбца по умолчанию и раздел дополнительных ограничений целостности столбца. В разделе значения по умолчанию указывается значение, которое должно быть помещено в строку, заносимую в данную таблицу, если значение данного столбца явно не указано. В соответствии со стандартом языка SQL значение по умолчанию может быть указано в виде литеральной константы с типом, соответствующим типу столбца; путем задания ключевого слова USER, которому при выполнении оператора занесения строки соответствует символьная строка, содержащая имя текущего пользователя (в этом случае столбец должен иметь тип символьных строк); или путем задания ключевого слова NULL, означающего, что значением по умолчанию является неопределенное значение. Если значение столбца по умолчанию не специфицировано и в разделе ограничений целостности столбца указано NOT NULL (то есть наличие неопределенных значений запрещено), то попытка занести в таблицу строку с незаданным значением данного столбца приведет к ошибке. Задание в разделе ограничений целостности столбца выражения NOT NULL приводит к неявному порождению проверочного ограничения целостности для всей таблицы "CHECK (C IS NOT NULL)" (где C — имя данного столбца). Если ограничение NOT NULL не указано и раздел умолчаний отсутствует, то неявно порождается раздел умолчаний DEFAULT NULL. Если указана спецификация уникальности, то порождается соответствующая спецификация уникальности для таблицы. При задании ограничений уникальности данный столбец определяется как возможный ключ, что предполагает уникальность каждого вводимого значения в данный столбец. И если это ограничение задано, то СУБД будет автоматически осуществлять проверку на отсутствие дубликатов значений данного столбца во всей таблице. Если в разделе ограничений целостности указано ограничение по ссылкам данного столбца, то порождается соответствующее определение ограничения по ссылкам для таблицы: FOREIGN KEY(<имя столбца>) < спецификация ссылки>, что означает, что значения данного столбца должны быть взяты из соответствующего столбца родительской таблицы. Родительской таблицей в данном случае называется таблица, которая связана с данной таблицей связью "один-ко-многим" (1:М). При этом каждая строка родительской таблицы может быть связана с несколькими строками определяемой таблицы. Трансляция операторов SQL проводится в режиме интерпретации, поэтому важно, чтобы сначала была бы описана родительская таблица, а потом уже все подчиненные (дочерние) таблицы, связанные с ней. Иначе транслятор определит ссылку на неопределенный объект. Наконец, если указано проверочное ограничение столбца, то условие поиска этого ограничения должно ссылаться только на данный столбец, и неявно порождается соответствующее проверочное ограничение для всей таблицы. В проверочных ограничениях, накладываемых на столбец, нельзя задавать сравнение со значениями других столбцов данной таблицы. Попробуем написать простейший оператор создания таблицы BOOKS из базы данных "Библиотека". При этом будем предполагать наличие следующих ограничений целостности:
Почему мы не задали обязательность значения для количества страниц в книге? Потому что это является следствием проверочного ограничения, заданного на количество страниц, количество страниц всегда должно лежать в пределах от 5 до 1000, значит, оно не может Для модификации таблиц используется оператор ALTER TABLE, который позволяет выполнить следующие операции изменения для схемы таблицы:
Синтаксис оператора ALTER TABLE: <Изменить описание таблицы>::= ALTER TABLE <имя таблицы> { ADD определение столбца> ALTER <имя столбца> {SET DEFAULT <значение> DROP DEFAULT } | DROP <имя столбца> {CASCADE | RESTRICT} | ADD { <определение первичного ключа>| <определение внешнего ключа> | <условие уникальности данных> | <условие проверки> } | DROP CONSTRAINT имя условия { CASCADE | RESTRICT} }Одним оператором ALTER TABLE можно провести только одно из перечисленных изменений, например, за один раз можно добавить один столбец. Если вам требуется добавить два столбца, то необходимо применить два оператора. Давайте рассмотрим пример. Чаще всего применяется операция добавления столбца. Предложение определения нового столбца в операторе ALTER TABLE имеет точно такой же синтаксис, как и в операторе создания таблицы. Добавим столбец EDUCATION (образование), содержащий символьный тип данных, с заданным перечнем значений ("начальное", "среднее", "неоконченное высшее", "высшее") в таблицу READERS. ALTER TABLE READERSADD EDUCATION varchar (30) DEFAULT NULLCHECK (EDUCATION IS NULL OR EDUCATION= "начальное" OR EDUCATION= "среднее " OR EDUCATION= "неоконченное высшее" OR EDUCATION= "высшее" )В таблицу READERS будет добавлен столбец EDUCATION, в который по умолчанию будут добавлены все кортежи неопределенного значения. В дальнейшем эти значения могут быть заменены на одно из допустимых символьных значений. |
Обработка данных в SQL
Оператор выбора SELECT
Язык запросов (Data Query Language) в SQL состоит из единственного оператора SELECT. Этот единственный оператор поиска реализует все операции реляционной алгебры. Как просто, всего один оператор. Однако писать запросы на языке SQL (грамотные запросы) сначала совсем не просто. Надо учиться, так же как надо учиться решать математические задачки или составлять алгоритмы для решения непростых комбинаторных задач. Один и тот же запрос может быть реализован несколькими способами, и, будучи все правильными, они, тем не менее, могут существенно отличаться по времени исполнения, и это особенно важно для больших баз данных.
Синтаксис оператора SELECT имеет следующий вид:
SELECT[ALL|DISTINCT](<Список полей>|*)FROM <Список таблиц>[WHERE <Предикат-условие выборки или соединения>][GROUP BY <Список полей результата>][HAVING <Предикат-условие для группы>][ORDER BY <Список полей, по которым упорядочить вывод>]Здесь ключевое слово ALL означает, что в результирующий набор строк включаются все строки, удовлетворяющие условиям запроса. Значит, в результирующий набор могут попасть одинаковые строки. И это нарушение принципов теории отношений (в отличие от реляционной алгебры, где по умолчанию предполагается отсутствие дубликатов в каждом результирующем отношении). Ключевое слово DISTINCT означает, что в результирующий набор включаются только различные строки, то есть дубликаты строк результата не включаются в набор.
Символ *. (звездочка) означает, что в результирующий набор включаются все столбцы из исходных таблиц запроса.
В разделе FROM задается перечень исходных отношений (таблиц) запроса.
В разделе WHERE задаются условия отбора строк результата или условия соединения кортежей исходных таблиц, подобно операции условного соединения в реляционной алгебре.
В разделе GROUP BY задается список полей группировки.
В разделе HAVING задаются предикаты-условия, накладываемые на каждую группу.
В части ORDER BY задается список полей упорядочения результата, то есть список полей, который определяет порядок сортировки в результирующем отношении. Например, если первым полем списка будет указана Фамилия, а вторым Номер группы, то в результирующем отношении сначала будут собраны в алфавитном порядке студенты, и если найдутся однофамильцы, то они будут расположены в порядке возрастания номеров групп.
В выражении условий раздела WHERE могут быть использованы следующие предикаты:
- Предикаты сравнения { =, <>, >,<, >=,<= }, которые имеют традиционный смысл.
- Предикат Between A and B —принимает значения между A и B. Предикат истинен, когда сравниваемое значение попадает в заданный диапазон, включая границы диапазона. Одновременно в стандарте задан и противоположный предикат Not Between A and B, который истинен тогда, когда сравниваемое значение не попадает в заданный интервал, включая его границы.
- Предикат вхождения в множество IN (множество) истинен тогда, когда сравниваемое значение входит в множество заданных значений. При этом множество значений может быть задано простым перечислением или встроенным подзапросом. Одновременно существует противоположный предикат NOT IN (множество), который истинен тогда, когда сравниваемое значение не входит в заданное множество.
- Предикаты сравнения с образцом LIKE и NOT LIKE. Предикат LIKE требует задания шаблона, с которым сравнивается заданное значение, предикат истинен, если сравниваемое значение соответствует шаблону, и ложен в противном случае. Предикат NOT LIKE имеет противоположный смысл.
По стандарту в шаблон могут быть включены специальные символы:
- символ подчеркивания (_) — для обозначения любого одиночного символа;
- символ процента (%) — для обозначения любой произвольной последовательности символов;
- Предикат сравнения с неопределенным значением IS NULL. При сравнении неопределенных значений не действуют стандартные правила сравнения: одно неопределенное значение никогда не считается равным другому неопределенному значению. Для выявления равенства значения некоторого атрибута неопределенному применяют специальные стандартные предикаты:
<имя атрибута>IS NULL и <имя атрибута> IS NOT NULL.
Если в данном кортеже (в данной строке) указанный атрибут имеет неопределенное значение, то предикат IS NULL принимает значение "Истина" (TRUE), а предикат IS NOT NULL — "Ложь" (FALSE), в противном случае предикат IS NULL принимает значение "Ложь", а предикат IS NOT NULL принимает значение "Истина".
- Предикаты существования EXISTS и несуществования NOT EXISTS. Эти предикаты относятся к встроенным подзапросам, и подробнее мы рассмотрим их, когда коснемся вложенных подзапросов.
В условиях поиска могут быть использованы все рассмотренные ранее предикаты.
Рассмотрим детально первые три строки оператора SELECT:
- SELECT — ключевое слово, которое сообщает СУБД, что эта команда — запрос. Все запросы начинаются этим словом с последующим пробелом. За ним может следовать способ выборки — с удалением дубликатов (DISTINCT) или без удаления (ALL, подразумевается по умолчанию). Затем следует список перечисленных через запятую столбцов, которые выбираются запросом из таблиц, или символ '*' (звездочка) для выбора всей строки.
- FROM — ключевое слово, подобно SELECT, которое должно быть представлено в каждом запросе. Оно сопровождается пробелом и затем именами таблиц, используемых в качестве источника информации. В случае если указано более одного имени таблицы, неявно подразумевается, что над перечисленными таблицами осуществляется операция декартова произведения. Таблицам можно присвоить имена-псевдонимы, что бывает полезно для осуществления операции соединения таблицы с самой собою или для доступа из вложенного подзапроса к текущей записи внешнего запроса.
Все последующие разделы оператора SELECT являются необязательными.
Самый простой запрос SELECT без необязательных частей соответствует просто декартову произведению. Например, выражение
SELECT * FROM R1, R2соответствует декартову произведению таблиц R1 и R2. Выражение
SELECT R1.A, R2.B FROM R1, R2соответствует проекции декартова произведения двух таблиц на два столбца A из таблицы R1 и B из таблицы R2, при этом дубликаты всех строк сохранены, в отличие от операции проектирования в реляционной алгебре, где при проектировании по умолчанию все дубликаты кортежей уничтожаются.
- WHERE — ключевое слово, за которым следует предикат — условие, налагаемое -на запись в таблице, которому она должна удовлетворять, чтобы попасть в выборку, аналогично операции селекции в реляционной алгебре.
Рассмотрим базу данных, которая моделирует сдачу сессии в некотором учебном заведении. Пусть она состоит из трех отношений R1, R2, R3. Будем считать, что они представлены таблицами R1, R2 и R3 соответственно.
R1 = (ФИО, Дисциплина, Оценка); R2 = (ФИО, Группа); R3 = (Группы, Дисциплина)
| R1 | |||
| ФИО | Дисциплина | Оценка | |
| Петров Ф. И. | Базы данных | ||
| Сидоров К. А. | Базы данных | ||
| Миронов А. В. | Базы данных | ||
| Степанова К. Е. | Базы данных | ||
| Крылова Т. С. | Базы данных | ||
| Сидоров К. А. | Теория информации | ||
| Степанова К. Е. | Теория информации | ||
| Крылова Т. С. | Теория информации | ||
| Миронов А. В. | Теория информации | Null | |
| Владимиров В. А. | Базы данных | ||
| Трофимов П. А. | Сети и телекоммуникации | ||
| Иванова Е. А. | Сети и телекоммуникации | ||
| Уткина Н. В. | Сети и телекоммуникации | ||
| Владимиров В. А. | Английский язык | ||
| Трофимов П. А. | Английский язык | ||
| Иванова Е. А. | Английский язык | ||
| Петров Ф. И. | Английский язык | ||
| R2 | |||
| ФИО | Группа | ||
| Петров Ф. И. | |||
| Сидоров К. А. | |||
| Миронов А. В. | |||
| Крылова Т. С. | |||
| Владимиров В. А. | |||
| Трофимов П. А. | |||
| Иванова Е. А. | |||
| Уткина Н. В. | |||
| R3 | |
| Группа | Дисциплина |
| Базы данных | |
| Теория информации | |
| Английский язык | |
| Английский язык | |
| Сети и телекоммуникации |
on_load_lecture();
Приведем несколько примеров использования оператора SELECT.
- Вывести список всех групп (без повторений), где должны пройти экзамены.
Результат:
| Группа |
- Вывести список студентов, которые сдали экзамен по дисциплине "Базы данных" на "отлично".
Результат:
| ФИО |
| Петров Ф. И. |
| Крылова Т. С. |
- Вывести список всех студентов, которым надо сдавать экзамены с указанием названий дисциплин, по которым должны проводиться эти экзамены.
Здесь часть WHERE задает условия соединения отношений R2 и R3, при отсутствии условий соединения в части WHERE результат будет эквивалентен расширенному декартову произведению, и в этом случае каждому студенту были бы приписаны все дисциплины из отношения R3, а не те, которые должна сдавать его группа.
Результат:
| ФИО | Дисциплина |
| Петров Ф. И. | Базы данных |
| Сидоров К. А. | Базы данных |
| Миронов А. В. | Базы данных |
| Степанова К. Е. | Базы данных |
| Крылова Т. С. | Базы данных |
| Владимиров В. А. | Базы данных |
| Петров Ф. И. | Теория информации |
| Сидоров К. А. | Теория информации |
| Миронов А. В. | Теория информации |
| Степанова К. Е. | Теория информации |
| Крылова Т. С. | Теория информации |
| Владимиров В. А. | Теория информации |
| Петров Ф. И. | Английский язык |
| Сидоров К. А. | Английский язык |
| Миронов А. В. | Английский язык |
| Степанова К. Е. | Английский язык |
| Крылова Т. С. | Английский язык |
| Владимиров В. А. | Английский язык |
| Трофимов П. А. | Сети и телекоммуникации |
| Иванова Е. А. | Сети и телекоммуникации |
| Уткина Н. В. | Сети и телекоммуникации |
| Трофимов П. А. | Английский язык |
| Иванова Е. А. | Английский язык |
| Уткина Н. В. | Английский язык |
- Вывести список лентяев, имеющих несколько двоек.
Здесь мы использовали псевдонимы для именования отношения R1 a и b, так как для записи условий поиска нам необходимо работать сразу с двумя экземплярами данного отношения.
Результат:
| ФИО |
| Степанова К. Е. |
Из этих примеров хорошо видно, что логика работы оператора выбора (декартово произведение—селекция—проекция) не совпадает с порядком описания в нем данных (сначала список полей для проекции, потом список таблиц для декартова произведения, потом условие соединения). Дело в том, что SQL изначально разрабатывался для применения конечными пользователями, и его стремились сделать возможно ближе к языку естественному, а не к языку алгоритмическому.