第06章_多表查询
讲师:尚硅谷-宋红康(江湖人称:康师傅)
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多表查询,也称为关联查询,指两个或更多个表一起完成查询操作。
前提条件:这些一起查询的表之间是有关系的(一对一、一对多),它们之间一定是有关联字段,这个关联字段可能建立了外键,也可能没有建立外键。比如:员工表和部门表,这两个表依靠“部门编号”进行关联。
1. 一个案例引发的多表连接
1.1 案例说明
从多个表中获取数据:
SELECT employee_id, last_name, department_name
FROM employees, departments;
共有2899条查询结果,分析错误情况:
SELECT COUNT(employee_id) FROM employees;#输出107行
SELECT COUNT(department_id)FROM departments;#输出27行
SELECT 107*27;#输出2889
我们把上述多表查询中出现的问题称为:笛卡尔积的错误。
1.2 笛卡尔积(或交叉连接)的理解
笛卡尔乘积是一个数学运算。假设我有两个集合 X 和 Y,那么 X 和 Y 的笛卡尔积就是 X 和 Y 的所有可能组合,也就是第一个对象来自于 X,第二个对象来自于 Y 的所有可能。组合的个数即为两个集合中元素个数的乘积数。
SQL92中,笛卡尔积也称为交叉连接
,英文是 CROSS JOIN
。在 SQL99 中也是使用 CROSS JOIN表示交叉连接。它的作用就是可以把任意表进行连接,即使这两张表不相关。在MySQL中如下情况会出现笛卡尔积:
SELECT employee_id, last_name, department_name FROM employees,departments;
SELECT employee_id, last_name, department_name FROM employees CROSS JOIN departments;
SELECT employee_id, last_name, department_name FROM employees INNER JOIN departments;
SELECT employee_id, last_name, department_name FROM employees JOIN departments;
1.3 案例分析与问题解决
- 笛卡尔积的错误会在下面条件下产生:
- 省略多个表的连接条件(或关联条件)
- 连接条件(或关联条件)无效
- 所有表中的所有行互相连接
- 为了避免笛卡尔积, 可以在 WHERE 加入有效的连接条件。
- 加入连接条件后,查询语法格式:
SELECT table1.column, table2.column
FROM table1, table2
WHERE table1.column1 = table2.column2; #连接条件
- 案例的正确写法:
SELECT employees.employee_id, employees.last_name, departments.department_name
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;
如果查询语句中出现了多个表中都存在的字段,则必须指明此字段所在的表
从优化的角度,建议多表查询时,每个字段前都指明其所在的表
#虽然这种方式也行
SELECT employee_id, last_name, departments.department_id, department_name
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;
或
#但是建议使用这种方式
SELECT employees.employee_id, employees.last_name, departments.department_id, departments.department_name
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;
可以给表起别名,如果给表起了别名,在SELECT或WHERE中使用表明的话,则必须使用表的别名,而不能再使用表的原名
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_id, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id;
如果有n个表实现多表的查询,则需要至少n-1个连接条件
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_id, d.department_name, l.location_id, l.city
FROM employees e, departments d, locations l
WHERE e.department_id = d.department_id AND d.location_id = l.location_id;
2. 多表查询分类讲解
2.1 分类1:等值连接 vs 非等值连接
2.1.1 等值连接
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_id, d.department_name, l.location_id, l.city
FROM employees e, departments d, locations l
WHERE e.department_id = d.department_id AND d.location_id = l.location_id;
2.1.2 非等值连接
#查看员工的姓名、工资以及工资等级
SELECT e.last_name, e.salary, j.grade_level
FROM employees e, job_grades j
WHERE e.salary BETWEEN j.lowest_sal AND j.highest_sal;
2.2 分类2:自连接 vs 非自连接
2.2.1 自连接
当table1和table2本质上是同一张表,只是用取别名的方式虚拟成两张表以代表不同的意义。然后两个表再进行内连接,外连接等查询。
#查询员工id和姓名及其管理者的id和姓名
SELECT e1.employee_id, e1.last_name, e2.employee_id manager_id, e2.last_name
FROM employees e1, employees e2
WHERE e1.manager_id = e2.employee_id;
2.2.2 非自连接
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_id, d.department_name, l.location_id, l.city
FROM employees e, departments d, locations l
WHERE e.department_id = d.department_id AND d.location_id = l.location_id;
2.3 分类3:内连接 vs 外连接
除了查询满足条件的记录以外,外连接还可以查询某一方不满足条件的记录。
-
内连接: 合并具有同一列的两个以上的表的行, 结果集中不包含一个表与另一个表不匹配的行
-
外连接: 两个表在连接过程中除了返回满足连接条件的行以外还返回左(或右)表中不满足条件的行 ,这种连接称为左(或右) 外连接。没有匹配的行时, 结果表中相应的列为空(NULL)。
-
如果是左外连接,则连接条件中左边的表也称为
主表
,右边的表称为从表
。如果是右外连接,则连接条件中右边的表也称为
主表
,左边的表称为从表
。
2.3.1 SQL92实现内连接
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id;
2.3.2 SQL92实现外连接
-
在 SQL92 中采用(+)代表从表所在的位置。即左或右外连接中,(+) 表示哪个是从表。
-
Oracle 对 SQL92 支持较好,而 MySQL 则不支持 SQL92 的外连接。
-
而且在 SQL92 中,只有左外连接和右外连接,没有满(或全)外连接。
#左外连接
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id(+);
#右外连接
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id(+) = d.department_id;
3. SQL99语法实现多表查询
3.1 基本语法
使用JOIN…ON子句创建连接的语法结构:
SELECT table1.column, table2.column, table3.column
FROM table1
JOIN table2 ON table1 和 table2 的连接条件
JOIN table3 ON table1、table2 和 table3 的连接条件
它的嵌套逻辑类似我们使用的 FOR 循环:
for t1 in table1:
for t2 in table2:
if condition1:
for t3 in table3:
if condition2:
output t1 + t2 + t3
SQL99 采用的这种嵌套结构非常清爽、层次性更强、可读性更强,即使再多的表进行连接也都清晰可见。如果你采用 SQL92,可读性就会大打折扣。
3.2 内连接(INNER JOIN)的实现
语法:
#JOIN、INNER JOIN、CROSS JOIN 的含义是一样的,都表示内连接
SELECT 字段列表
FROM A表 INNER JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name, l.city
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
JOIN locations l
ON d.location_id = l.location_id;
或
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name, l.city
FROM employees e JOIN departments d JOIN locations l
ON e.department_id = d.department_id AND d.location_id = l.location_id;
3.3 外连接(OUTER JOIN)的实现
3.3.1 左外连接(LEFT OUTER JOIN)
- 语法:
#LEFT JOIN、LEFT OUTER JOIN的含义是一样的,都表示左外连接
SELECT 字段列表
FROM A表 LEFT JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
3.3.2 右外连接(RIGHT OUTER JOIN)
- 语法:
#RIGHT JOIN、RIGHT OUTER JOIN的含义是一样的,都表示右外连接
SELECT 字段列表
FROM A表 RIGHT JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
3.3.3 满外连接(FULL OUTER JOIN)
- 满外连接的结果 = 左右表匹配的数据 + 左表没有匹配到的数据 + 右表没有匹配到的数据。
- SQL99是支持满外连接的。使用FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN来实现。
- 需要注意的是,MySQL不支持FULL JOIN,但是可以用UNION/UNION ALL实现
#方式一:
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
UNION
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
#方式二:
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
UNION ALL #没有去重操作,效率高
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;
4. UNION的使用
合并查询结果
利用UNION关键字,可以给出多条SELECT语句,并将它们的结果组合成单个结果集。合并时,两个表对应的列数和数据类型必须相同,并且相互对应。各个SELECT语句之间使用UNION或UNION ALL关键字分隔。
语法格式:
SELECT column,... FROM table1
UNION [ALL]
SELECT column,... FROM table2
UNION操作符
UNION 操作符返回两个查询的结果集的并集,去除重复记录。
UNION ALL操作符
UNION ALL操作符返回两个查询的结果集的并集。对于两个结果集的重复部分,不去重。
注意:执行UNION ALL语句时所需要的资源比UNION语句少。如果明确知道合并数据后的结果数据不存在重复数据,或者不需要去除重复的数据,则尽量使用UNION ALL语句,以提高数据查询的效率。
5. 7种SQL JOINS的实现
5.1 代码实现
#中图:内连接
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
#左上图:左外连接
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
#右上图:右外连接
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
#左中图:
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE d.department_id IS NULL;
#右中图:
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;
#左下图:满外连接
#左上图 + 右中图
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
UNION ALL #没有去重操作,效率高
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;
#左中图 + 右上图
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE d.department_id IS NULL
UNION ALL #没有去重操作,效率高
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
#右下图:
#左中图 + 右中图
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE d.department_id IS NULL
UNION ALL
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;
6. SQL99语法新特性
6.1 自然连接
SQL99 在 SQL92 的基础上提供了一些特殊语法,比如 NATURAL JOIN
用来表示自然连接。我们可以把自然连接理解为 SQL92 中的等值连接。它会帮你自动查询两张连接表中所有相同的字段
,然后进行等值连接
。
#下列查询等价
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id AND e.manager_id = d.manager_id;
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id AND e.manager_id = d.manager_id;
SELECT e.employee_id , e.last_name, d.department_name
FROM employees e NATURAL JOIN departments d;
6.2 USING连接
当我们进行连接的时候,SQL99还支持使用 USING 指定数据表里的同名字段
进行等值连接。但是只能配合JOIN一起使用。比如:
#下列查询等价
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;
SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
USING (department_id);
7. 章节小结
表连接的约束条件可以有三种方式:WHERE, ON, USING
-
WHERE:适用于所有关联查询
-
ON
:只能和JOIN一起使用,只能写关联条件。虽然关联条件可以并到WHERE中和其他条件一起写,但分开写可读性更好。 -
USING:只能和JOIN一起使用,而且要求两个关联字段在关联表中名称一致,而且只能表示关联字段值相等
注意:
我们要控制连接表的数量
。多表连接就相当于嵌套 for 循环一样,非常消耗资源,会让 SQL 查询性能下降得很严重,因此不要连接不必要的表。在许多 DBMS 中,也都会有最大连接表的限制
附录:常用的 SQL 标准有哪些
在正式开始讲连接表的种类时,我们首先需要知道 SQL 存在不同版本的标准规范,因为不同规范下的表连接操作是有区别的。
SQL 有两个主要的标准,分别是 SQL92
和 SQL99
。92 和 99 代表了标准提出的时间,SQL92 就是 92 年提出的标准规范。当然除了 SQL92 和 SQL99 以外,还存在 SQL-86、SQL-89、SQL:2003、SQL:2008、SQL:2011 和 SQL:2016 等其他的标准。
这么多标准,到底该学习哪个呢?实际上最重要的 SQL 标准就是 SQL92 和 SQL99。一般来说 SQL92 的形式更简单,但是写的 SQL 语句会比较长,可读性较差。而 SQL99 相比于 SQL92 来说,语法更加复杂,但可读性更强。我们从这两个标准发布的页数也能看出,SQL92 的标准有 500 页,而 SQL99 标准超过了 1000 页。实际上从 SQL99 之后,很少有人能掌握所有内容,因为确实太多了。就好比我们使用 Windows、Linux 和 Office 的时候,很少有人能掌握全部内容一样。我们只需要掌握一些核心的功能,满足日常工作的需求即可。
SQL92 和 SQL99 是经典的 SQL 标准,也分别叫做 SQL-2 和 SQL-3 标准,也正是在这两个标准发布之后,SQL 影响力越来越大,甚至超越了数据库领域。现如今 SQL 已经不仅仅是数据库领域的主流语言,还是信息领域中信息处理的主流语言。在图形检索、图像检索以及语音检索中都能看到 SQL 语言的使用。