【数据库概论】3.2 SQL的查询、更新和删除语句

一、数据查询

SQL提供SELECT语句用于查询，一般格式为：
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根据WHERE子句条件表达式从FROM子句指定的基本表、视图中找出满足条件的元组
GROUP BY语句则用作将结果按照<列名1>的值进行分组，该属性列值相等的元组为一个组；ORDER BY用作将结果表按照<列名2>的值升序或者降序排序输出。

3.4.1 单表查询

select子句中的目标列表达式不仅可以使表中属性列，也可以是表达式，比如：

SELECT Sname, 2014-Sage
FROM Student

可以使用DISTINCT消除取值重复的行，比如:
查询全体学生的年龄集合（不允许有重复值）

SELECT DISTINCT Sage FROM Student

使用通配符*可以查询全体记录，例如：
查询全部学生的详细记录

SELECT * FROM STUDENT

使用WHERE子句实现条件查找，常见的查询条件如表所示:
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1.确定范围

确定范围使用BETWEEN… AND… 和NOT BETWEEN …AND …，前者是范围下限，后者是范围上限

2.集合查找

提供集合，查询符合集合元素的项，比如:

SELECT Sname, Ssex
FROM Student
WHERE Sdept NOT IN (‘CS’,"MA)

NOT IN：不在集合汇总 IN：在集合中

3.字符匹配（模糊查询）

使用LIKE可以用来实现模糊查询，语法如下：

[NOT] LIKE ‘<匹配串>’ [ESCAPE ‘<换码字符>’]

其含义是查找制定属性列与<匹配串>匹配的元组。其中有两种通配符：

%代表任意长度的字符串，比如a%b表示a开头b结尾的字符串，包括ab,asfqb等
_代表任意单个字符，比如a_b表示a开头b结尾的三元素字符串

另外如果用户查询的字段本来就含有通配符，则西药使用ESCAPE字段对通配符进行转义了。比如：

SELECT Cno FROM Course
WHERE Cname LIKE ‘DB\_Design’ ESCAPE ‘\’

上述例子指的是，'\'是换码字符，在\后的_不算做通配符

4.多重条件查询

在WHERE后的判断语句，可以使用AND或者OR来连接多个查询条件。括号的优先级最高，其次是AND，最后是OR

5.ORDER BY子句

用户可以使用ORDER BY子句对查询结果按照一个或者多个属性升序或者降序排序。比如：
查询选修了三号课程的学生学号及其成绩，分数降序排列

SELECT Sno,Grade
FROM SC
WHERE Cno=‘3’
ORDER BY Grade DESC

6.聚集函数
同时，为了进一步方便用户，增强检索功能，SQL提供了许多聚集函数，如下：
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如果指定了DISTINCT短语，那么将会跳过重复值
当聚集函数遇到空值的时候，除了CONUT(*)之外，都跳过空值而非处理。
TIP：WHERE子句中是不能使用聚集函数的，只能用于SELECT和GROUP BY中的HAVING子句中。
使用例子如下：
1.查询学生总人数

SELECT COUNT(*) FROM Student

2.查询选修了课程的学生人数

SELECT COUNT(DISTINCT Sno) FROM SC

3.计算选修一号课的学生成绩

SELECT AVG(Grade) FROM SC WHERE Cno=‘1’

7.GROUP BY子句

GROUP BY子句将查询结果按某一列或者多列的值分组，值相等的为一组。对于查询结果分组的目的是细化聚集函数的作用对象。如果没有对查询结果分组，则聚集函数会作用于整个查询结果，分组后聚集函数将会作用于每一个组。而HAVING语句则是用于对组进行筛选，比如：

1.查询选修了三门课以上的学生学号

SELECT Sno
FROM SC
GROUP BY Sno
HAVING COUNT(*)>3

SC表是学生-课程表，里面存储着学生的选课信息，由于一个学生可能会选择多门课，那么SC表中，同一个学生会有多个记录。上述的SQL语句中GROUP BY指明了组单元为学生学号Sno，他会将SC表中同一学号的所有记录都是作为一个组。HAVING语句指明了，只有在SC表中存在3条记录以上的学生才会在最终结果中输出。

我们再看多点例子，比如：
2.求各个课程号以及相应的选课人数

SELECT Cno, COUNT(Sno)
FROM SC
GROUP BY Cno

该例子将SC表中的课程号Cno相同的视作为一个组，而COUNT(*)则负责统计同一Cno的相同的记录的数量

3.4.2 连接查询

前面的查询都是针对一个表进行的，如果一个查询同时涉及两个及以上的表，则称之为连接查询。

1.等值与非等值连接

连接查询到WHERE子句中用来连接两个表的条件称之为连接条件或者连接谓词，一般格式是：

[<TABLE NAME1>.]<COL NAME1><比较运算符>[<TABLE NAME2>.]<COL NAME>

也可以使用BETWEEN…AND…字段。其中当连接运算符为=的时候为等值连接，使用>或者<的时候则是非等值连接

连接谓词中的列名称称为连接字段，连接条件中各个连接字段类型必须是可比的，但是名字不需要相同

比如：
查询每个学生以及其选修课程的状况

SELECT Student.*, SC.*
FROM Student, SC
Where Student.Sno=SC.Sno

在上述例子中，关系型数据库管理系统执行连接操作会首先在表Student中找到第一个元组，然后从头扫描SC表，逐一比较两者的Sno，这其实和嵌套循环连接算法思想相似，而这样的效率是比较低下的。

如果建立索引，可以缩短连接查询的时间。还是上述的例子，如果在SC表Sno上建立了索引的话，就不用每次全表扫描SC了，而是根据Student表中元组的Sno值通过索引找到相应的SC元组。这是索引加快查找速度的实例。

在第二章中我们提到了等值连接和自然连接，在语句中奖目标列中重复的属性列去掉则为自然连接

2.自身连接

连接操作不仅可以在两个表之间执行，也可以是一个表与自己进行连接，称为表的自身连接。他和单表查询的区别在于单表查询是单个表查询的，而自身连接是两个相同的表比较。示例如下：
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3.外连接

在一般的连接操作中，只有满足连接条件的数组才能输出，如果有的行没有数据的话，会不出现在连接结果中（被舍弃），这是就是悬浮数组。但是有时候我们会希望将悬浮数组保存在结果关系内，而在对应的空属性上填上NULL。外连接示例如下：

SELECT Student.Sno, Sname,Ssex, Sage, Sdept, Cno, Grade
FROM Student LEFT OUTER JOIN SC ON (Student.Sno=SC.Sno)

左外连接列出左边关系中所有的元组，右外连接列出右边关系所有的元组。在上述例子中，Student中所有的行都会被查出，即使其在SC中是空值，也不会被置为悬浮数组，而是使用NULL进行填充。

4.多表连接

连接操作支持多个表的连接，称为多表连接，示例如下：

SELECT Student.Sno, Sname, Cname, Grade
FROM Student, SC, Course
WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Sno=Course.Sno

3.4.3 嵌套查询

在SQL中，一个SELECT-FROM-WHERE语句称之为一个查询快，将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或者HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询，栗子如下：

SELECT Sname FROM Student
WHERE Sno IN (
SELECT Sno FROM SC
WHERE Cno=‘2’);

上例中，查询了选了课程号为2的学生的姓名。上层查询块称为外层查询或者父查询，下层查询块称之为内层查询或者子查询。在子查询中禁止使用ORDER BY，排序只能对最终输出结果排序。

嵌套查询使得用户可以用多个简单查询构成复杂查询，从而增强SQL的查询能力。以层层嵌套的方式构造程序是SQL中结构化的含义所在。

1. 带有IN谓词的子查询
此种情况中，子查询的结果往往是一个集合，因此谓词IN是嵌套查询中最常用的谓词
比如：
查询和刘晨在同一个系学习的学生

SELECT * FROM Student
WHERE Sdept IN (
	SELECT Sdept
	FROM Student
	WHERE Sname="刘晨")

有一些嵌套查询可以用连接运算代替，有些是不可以代替的。如果子查询的查询条件不依赖父查询，这类子查询称为不相关子查询；如果子查询的查询条件依赖于父查询，则称为相关子查询。如本例中，可以改写为等值连接写法：

SELECT S1.Sno, S1,Sname, S1.Sdept
FROM Student S1, Student S2
WHERE S1.Sdept=S2.dept AND S2.Sname='刘晨'

因此是不相关子查询。

2.带有比较运算符的子查询
带有比较运算符是指父查询和子查询之间使用比较运算符进行连接，使用比较运算符意味着子查询返回值只可以是单个值，不可以是多个值的集合。比如上述的例子“查询和刘晨在同一个系学习的学生”可以改造成比较运算符子查询：

SELECT * FROM Student
WHERE Sdept = (
	SELECT Sdept
	FROM Student
	WHERE Sname="刘晨")

3.带有ANY（SOME）或者ALL谓词的子查询
子查询返回单值的时候可以使用比较运算符，但是返回多值的时候可以使用ANY/SOME或者ALL，其语义如下：
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比如，查询非计算机系中比计算机系中任一学生年龄都小的学生

SELECT Sname, Sage FROM Student
WHERE Sage<ANY(
		SELECT Sage FROM Student
		WHERE Sdept='CS')

4.带有EXISTS谓词的子查询

EXISTS谓词代表∃，表示存在。带有EXISTS谓词的子查询不返回任何数据，只产生逻辑值true或者false。例子如下：

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

使用了EXISTS后，如果内层查询为空，则外层的WHERE子句返回真，否则返回假

EXISTS的子查询目标列表达式一般为*，因为EXISTS只做存在性判断，选择哪个列进行查询没有意义。除了EXISTS外还有NOT EXISTS谓词，作用相反。

3.4.4集合查询

SELECT语句的查询结果是元组的集合，所以多个SELECT语句的结果可以进行集合操作。集合炒作主要包括并操作UNION、交操作INTERSECT、差操作EXCEPT

// 示例：UNION并操作查询计算机系统年龄小于19的学生
SELECT * FROM Student
WHERE Sdept=‘CS’
UNION
SELECT * FROM Student
WHERE Sage<=19

3.4.5 基于派生表的查询

子查询不仅可以出现在WHERE子句中，还可以出现在FROM子句中，这时候子查询生成临时派生表，例如：

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

其中的子句的子查询生成一个派生表Avg_sc。该表有两个属性，主查询将SC表和Avg_sc比按照学号进行连接，选出课程成绩大于平均成绩的课程号

3.5 数据更新

1.插入数据

SQL的数据插入语句INSERT可以插入一个元组（单个插入）或者插入一个子查询（一次插入多个）

元组插入示例：

INSERT INTO Student(Sno,Sname,Ssex,Sdept,Sage)
VALUES (‘114514’,‘John’,‘m’,‘CS’,18)

此外，子查询可以嵌套在insert语句中以生成要插入的批量数据，其格式如下：

INSERT INTO <表名>(属性列)
子查询

子查询插入示例：

// 将高于平均年龄的学生批量插入到Depte_age表中
INSERT INTO Dept_age(Sdept, Avg_age)
SELECT Sdept,AVG(Sage) FROM Student
GROUP BY Sdept

2.修改数据

修改操作又称为更新操作，使用UPDATE关键字，示例：

UPDATE Student SET Sage=22
WHERE Sno=‘114514’

3.删除数据

删除某一元组

DELETE FROM Student
WHERE Sno=‘114514’

将某个表内容全部删除

DELETE FROM SC

此时表会变为空表，但是表仍然存在

3.6 空值的处理

空值指的是“不知道”或“不存在”或“无意义”的值。一般使用NULL指定。空值的判断一般在WHERE中使用IS NULL和IS NOT NULL。同时也可以在定义列的时候指定是否可以取空值，在列约束条件处使用not null对列加以限制。空值和其他值的算数运算结果也为空，然后空值与其他值的比较运算结果为UNKNOWN。