Управление реляционной базой данных с помощью языка SQL.

Язык SQL является основой многих СУБД, т.к. отвечает за физическое структурирование и запись данных на диск, а также за чтение данных с диска, позволяет принимать SQL-запросы от других компонентов СУБД и пользовательских приложений. Таким образом, SQL – мощный инструмент, который обеспечивает пользователям, программам и вычислительным системам доступ к информации, содержащейся в реляционных базах данных.

Основные достоинства языка SQL заключаются в следующем:

• стандартность – как уже было сказано, использование языка SQL в программах стандартизировано международными организациями;
• независимость от конкретных СУБД – все распространенные СУБД используют SQL, т.к. реляционную базу данных можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками;
• возможность переноса с одной вычислительной системы на другую – СУБД может быть ориентирована на различные вычислительные системы, однако приложения, созданные с помощью SQL, допускают использование как для локальных БД, так и для крупных многопользовательских систем;
• реляционная основа языка – SQL является языком реляционных БД, поэтому он стал популярным тогда, когда получила широкое распространение реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной БД хорошо понятна, а потому язык SQL прост для изучения;
• возможность создания интерактивных запросов – SQL обеспечивает пользователям немедленный доступ к данным, при этом в интерактивном режиме можно получить результат запроса за очень короткое время без написания сложной программы;
• возможность программного доступа к БД – язык SQL легко использовать в приложениях, которым необходимо обращаться к базам данных. Одни и те же операторы SQL употребляются как для интерактивного, так и программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращение к БД, можно вначале проверить в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу;
• обеспечение различного представления данных – с помощью SQL можно представить такую структуру данных, что тот или иной пользователь будет видеть различные их представления. Кроме того, данные из разных частей БД могут быть скомбинированы и представлены в виде одной простой таблицы, а значит, представления пригодны для усиления защиты БД и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей;
• возможность динамического изменения и расширения структуры БД – язык SQL позволяет манипулировать структурой БД, тем самым обеспечивая гибкость с точки зрения приспособленности БД к изменяющимся требованиям предметной области;
• поддержка архитектуры клиент-сервер – SQL – одно из лучших средств для реализации приложений на платформе клиент-сервер. SQL служит связующим звеном между взаимодействующей с пользователем клиентской системой и серверной системой, управляющей БД, позволяя каждой из них сосредоточиться на выполнении своих функций.

Любой язык работы с базами данных должен предоставлять пользователю следующие возможности:

• создавать базы данных и таблицы с полным описанием их структуры;
• выполнять основные операции манипулирования данными, в частности, вставку, модификацию и удаление данных из таблиц;
• выполнять простые и сложные запросы, осуществляющие преобразование данных.

Кроме того, язык работы с базами данных должен решать все указанные выше задачи при минимальных усилиях со стороны пользователя, а структура и синтаксис его команд – достаточно просты и доступны для изучения. И наконец, он должен быть универсальным, т.е. отвечать некоторому признанному стандарту, что позволит использовать один и тот же синтаксис и структуру команд при переходе от одной СУБД к другой. Язык SQL удовлетворяет практически всем этим требованиям.

Язык SQL является примером языка с трансформирующейся ориентацией, или же языка, предназначенного для работы с таблицами с целью преобразования входных данных к требуемому выходному виду. Он включает только команды определения и манипулирования данными и не содержит каких-либо команд управления ходом вычислений. Подобные задачи должны решаться либо с помощью языков программирования или управления заданиями, либо интерактивно, в результате действий, выполняемых самим пользователем. По причине подобной незавершенности в плане организации вычислительного процесса язык SQL может использоваться двумя способами. Первый предусматривает интерактивную работу, заключающуюся во вводе пользователем с терминала отдельных SQL-операторов. Второй состоит во внедрении SQL-операторов в программы на процедурных языках. Язык SQL относительно прост в изучении. Поскольку это не процедурный язык, в нем необходимо указывать, какая информация должна быть получена, а не как ее можно получить. Иначе говоря, SQL не требует указания методов доступа к данным. Как и большинство современных языков, он поддерживает свободный формат записи операторов. Это означает, что при вводе отдельные элементы операторов не связаны с фиксированными позициями экрана. Язык SQL может использоваться широким кругом специалистов, включая администраторов баз данных, прикладных программистов и множество других конечных пользователей.

Язык SQL – первый и пока единственный стандартный язык для работы с базами данных, который получил достаточно широкое распространение. Практически все крупнейшие разработчики СУБД в настоящее время создают свои продукты с использованием языка SQL либо с SQL-интерфейсом. В него сделаны огромные инвестиции как со стороны разработчиков, так и со стороны пользователей. Он стал частью архитектуры приложений, является стратегическим выбором многих крупных и влиятельных организаций.

Язык SQL используется в других стандартах и даже оказывает влияние на разработку иных стандартов как инструмент определения (например, стандарт Remote Data Access, RDA). Создание языка способствовало не только выработке необходимых теоретических основ, но и подготовке успешно реализованных технических решений. Это особенно справедливо в отношении оптимизации запросов, методов распределения данных и реализации средств защиты. Начали появляться специализированные реализации языка, предназначенные для новых рынков: системы управления обработкой транзакций (OnLine Transaction Processing, OLTP) и системы оперативной аналитической обработки или системы поддержки принятия решений (OnLine Analytical Processing, OLAP). Уже известны планы дальнейших расширений стандарта, включающих поддержку распределенной обработки, объектно-ориентированного программирования, расширений пользователей и мультимедиа.

Все запросы на получение практически любого количества данных из одной или нескольких таблиц выполняются в языке SQL с помощью единственного предложения SELECT. В общем случае результатом реализации предложения SELECT является другая (рабочая) таблица. К этой новой (рабочей) таблице может быть снова применена операция SELECT и т.д., т.е. такие операции могут быть вложены друг в друга. Представляет исторический интерес тот факт, что именно возможность включения одного предложения SELECT внутрь другого послужила мотивировкой использования прилагательного "структуризированный" в названии языка SQL.

Предложение SELECT может использоваться как:

• самостоятельная команда на получение и вывод строк таблицы, сформированной из столбцов и строк одной или нескольких таблиц (представлений);
• элемент WHERE- или HAVING-условия (сокращенный вариант предложения, называемый "вложенный запрос");
• фраза выбора в командах CREAT VIEW, DECLARE CURSOR или INSERT;
• средство присвоения глобальным переменным значений из строк сформированной таблицы (INTO-фраза).

Ведем следующие обозначения:

• звездочка (*) для обозначения "все" - употребляется в обычном для программирования смысле, т.е. "все случаи, удовлетворяющие определению";
• квадратные скобки ([]) – означают, что конструкции, заключенные в эти скобки, являются необязательными (т.е. могут быть опущены);
• фигурные скобки ({}) – означают, что конструкции, заключенные в эти скобки, должны рассматриваться как целые синтаксические единицы, т.е. они позволяют уточнить порядок разбора синтаксических конструкций, заменяя обычные скобки, используемые в синтаксисе SQL;
• многоточие (...) – указывает на то, что непосредственно предшествующая ему синтаксическая единица факультативно может повторяться один или более раз;
• прямая черта (|) – означает наличие выбора из двух или более возможностей. Например обозначение ASC|DESC указывает, можно выбрать один из терминов ASC или DESC; когда же один из элементов выбора заключен в квадратные скобки, то это означает, что он выбирается по умолчанию (так, [ASC]|DESC означает, что отсутствие всей этой конструкции будет восприниматься как выбор ASC);
• точка с запятой (;) – завершающий элемент предложений SQL;
• запятая (,) – используется для разделения элементов списков;
• пробелы ( ) – могут вводиться для повышения наглядности между любыми синтаксическими конструкциями предложений SQL;
• прописные жирные латинские буквы и символы – используются для написания конструкций языка SQL и должны (если это специально не оговорено) записываться в точности так, как показано;
• строчные буквы – используются для написания конструкций, которые должны заменяться конкретными значениями, выбранными пользователем, причем для определенности отдельные слова этих конструкций связываются между собой символом подчеркивания (_);
• термины таблица, столбец, ... – заменяют (с целью сокращения текста синтаксических конструкций) термины имя_таблицы, имя_столбца, ..., соответственно;
• термин таблица – используется для обобщения таких видов таблиц, как базовая_таблица, представление или псевдоним; здесь псевдоним служит для временного (на момент выполнения запроса) переименования и (или) создания рабочей копии базовой_таблицы (представления).

Предложение SELECT (выбрать) имеет следующий формат:

SELECT [[ALL] | DISTINCT]{ * | элемент_SELECT
[,элемент_SELECT] ...}
FROM {базовая_таблица | представление} [псевдоним]
[,{базовая_таблица | представление} [псевдоним]] ...
[WHERE фраза]
[GROUP BY фраза [HAVING фраза]];

где:

• SELECT - (выбрать) данные из указанных столбцов и (если необходимо) выполнить перед выводом их преобразование в соответствии с указанными выражениями и (или) функциями
• FROM - (из) перечисленных таблиц, в которых расположены эти столбцы
• WHERE - (где) строки из указанных таблиц должны удовлетворять указанному перечню условий отбора строк
• GROUP BY - (группируя по) указанному перечню столбцов с тем, чтобы получить для каждой группы единственное агрегированное значение, используя во фразе SELECT SQL-функции SUM (сумма), COUNT (количество), MIN (минимальное значение), MAX (максимальное значение) или AVG (среднее значение)
• HAVING - (имея) в результате лишь те группы, которые удовлетворяют указанному перечню условий отбора групп

Фраза WHERE включает набор условий для отбора строк:

WHERE [NOT] WHERE_условие
[[AND|OR][NOT] WHERE_условие]...

Где: WHERE_условие – одна из следующих конструкций:

значение { = | <> | < | <= | > | >= }
{ значение | ( подзапрос ) }
значение_1 [NOT] BETWEEN значение_2 AND значение_3
значение [NOT] IN { ( константа [,константа]... )
| ( подзапрос ) }
значение IS [NOT] NULL
[таблица.]столбец [NOT] LIKE 'строка_символов'

Кроме традиционных операторов сравнения (= | <> | < | <= | > | >=) в WHERE фразе используются условия BETWEEN (между), LIKE (похоже на), IN (принадлежит), IS NULL (не определено) и EXISTS (существует), которые могут предваряться оператором NOT (не). Критерий отбора строк формируется из одного или нескольких условий, соединенных логическими операторами:

• AND - когда должны удовлетворяться оба разделяемых с помощью AND условия;
• OR - когда должно удовлетворяться одно из разделяемых с помощью OR условий;
• AND NOT - когда должно удовлетворяться первое условие и не должно второе;
• OR NOT - когда или должно удовлетворяться первое условие или не должно удовлетворяться второе;

-причем существует приоритет AND над OR (сначала выполняются все операции AND и только после этого операции OR). Для получения желаемого результата WHERE условия должны быть введены в правильном порядке, который можно организовать введением скобок.

При обработке условия строки символов сравниваются в соответствии с их представлением в коде, используемом в конкретной СУБД, например, в коде ASCII. Если сравниваются две строки символов, имеющих разные длины, более короткая строка дополняется справа пробелами для того, чтобы они имели одинаковую длину перед осуществлением сравнения.

Синтаксис фразы GROUP BY имеет вид

GROUP BY [таблица.]столбец [,[таблица.]столбец] ...
[HAVING фраза]

GROUP BY инициирует перекомпоновку формируемой таблицы по группам, каждая из которых имеет одинаковое значение в столбцах, включенных в перечень GROUP BY. Далее к этим группам применяются агрегирующие функции, указанные во фразе SELECT, что приводит к замене всех значений группы на единственное значение (сумма, количество и т.п.).

С помощью фразы HAVING (синтаксис которой почти не отличается от синтаксиса фразы WHERE)

HAVING [NOT] HAVING_условие
[[AND|OR][NOT] HAVING_условие]...

можно исключить из результата группы, не удовлетворяющие заданным условиям.