История развития и стандарты.

SQL (Structured Query Language, Структурированный язык запросов) – стандартный язык запросов по работе с реляционными БД. Прототип языка – сначала QBE, затем SEQUEL (Structured English Query Language) – был разработан в начале 70-х годов в IBM Research и реализован в СУБД System R. В дальнейшем этот язык применялся во многих коммерческих СУБД и в силу своего широкого распространения постепенно стал стандартом «де-факто» для языков манипулирования данными в реляционных СУБД.

1989 – первый ANSI / ISO стандарт языка SQL (вторая редакция, первая была в 1987 г.). Подавляющее большинство доступных на рынке СУБД поддерживают этот стандарт полностью. Однако развитие технологий БД и необходимость создания переносимых приложений потребовали его доработки и расширения.

1992 – стандарт SQL 92 или SQL 2. В настоящее время все возможности стандарта ни одна СУБД не поддерживает, обычно предлагая свои собственные расширения языка.

1999 – стандарт SQL 3. Если отличия между предыдущими стандартами во многом были количественными, то в SQL 3 введены новые типы данных, при этом предполагается возможность задания сложных структурированных типов, которые соответствуют объектно-ориентированной идеологии программирования. Также введены стандарты на события и триггеры, которые ранее не затрагивались в стандартах. Попытка следовать стандарту SQL 3 хорошо прослеживается в последней версии СУБД Oracle.

Стандарт языка баз данных – наиболее эффективный способ переноса как проекта БД, так и действующей СУБД на различные платформы. Как следствие этого – возможность более успешно конкурировать со своим программным продуктом на рынке СУБД.

SQL не является традиционным языком программирования: он не содержит операторы, позволяющие осуществлять действия на низком уровне, и ориентирован на работу со множествами. Обычно реализация SQL в какой-либо СУБД является подмножеством собственного языка системы, включающего в себя ещё и средства построчного доступа к таблицам, средства управления ходом выполнения программы и т.п. Например, в случае MS SQL Server языком системы является Transact - SQL, добавляющий к базовому SQL, помимо вышеперечисленного, дополнительные инструкции и ключевые слова почти для каждого оператора SQL.

 

Наборы команд SQL.

Подмножества команд SQL (перечислены не все):

1) DDL – Data Definition Language – язык определения данных.

CREATE TABLE	Создание новой таблицы в базе данных
DROP TABLE	Удаление таблицы из базы
ALTER TABLE	Изменение структуры таблицы или ограничения целостности таблицы
CREATE VIEW	Создание представления (виртуальной таблицы на основе запроса)
ALTER VIEW	Изменение структуры представления
DROP VIEW	Удаление представления
CREATE INDEX	Создание индекса (таблицы быстрого доступа к данным)
DROP INDEX	Удаление индекса

2) DMP – Data Manipulation Language – язык манипулирования данными.

DELETE	Удаление строк из таблицы
INSERT	Вставка строк в таблицу
UPDATE	Обновление значений полей в таблице

3) DQL – Data Query Language ­– язык запросов.

SELECT

Выборка строк из таблицы

4) TCS – Transactional Control Statement – c редства управления транзакциями.

COMMIT	Завершить транзакцию
ROLLBACK	Отменить транзакцию
SAVEPOINT	Сохранить промежуточную точку выполнения транзакции

5) Средства администрирования данных.

CREATE DATABASE	Создать новую базу данных
DROP DATABASE	Удалить базу данных
ALTER DATABASE	Изменить свойства и объекты базы данных
GRANT	Предоставить права доступа к объектам базы данных
REVOKE	Лишить прав доступа к объектам базы данных

 

Оператор SELECT.

Весь запрос SELECT разбивается на отдельные разделы, каждый из которых имеет своё назначение. Большая часть этих разделов может быть опущена. Упрощённый вариант синтаксиса оператора SELECT:

1 SELECT [ALL | DISTINCT] < список вывода >

2 [ INTO <имя новой таблицы> ]

3 FROM <список таблиц и условий соединения>

4 [ WHERE <условие отбора или соединения> ]

5 [ GROUP BY <список полей группировки> ]

6 [ HAVING <условия, накладываемые на группу> ]

7 [ ORDER BY <список полей для сортировки вывода> ]

8 [ UNION <запрос на выборку для объединения>]

9 …

<список вывода>::=

{ * |

[<имя таблицы> | <алиас>.] {<имя столбца> | <выражение>} [ AS <алиас>] |

<имя столбца> = <выражение>

} [… n ]

Символ звёздочка означает, что в результирующий набор включаются все столбцы из указанных исходных таблиц:

SELECT * FROM publishers

Декартово произведение отношений:

SELECT * FROM publishers, authors

ALL – в результирующий набор включаются все строки, удовлетворяющие условиям запроса, даже если среди них будут одинаковые (?!, то есть полученное отношение не удовлетворяет требованиям реляционной алгебры).

SELECT ALL p.country FROM publishers AS p

DISTINCT – в результирующий набор включаются только уникальные строки. Если в результат выборки включаются несколько столбцов, то уникальность будет определяться по значениям обоих этих столбцов.

SELECT DISTINCT state, contract FROM authors

Простейшие вычисления в разделе SELECT:

SELECT ' Название книги: ', title, yearpub-1992 FROM titles WHERE yearpub > 1992;

Раздел WHERE предназначен для наложения горизонтальных фильтров на данные, обрабатываемые запросом. Для этого указывается логическое условие, от результата вычисления которого зависит, будет ли строка включена в результат выборки или нет.

SELECT au_lname, au_fname, state FROM authors WHERE state<>'CA'

Предикаты, используемые в условных конструкциях SQL:

1) Предикаты сравнения: =, <>, <, >, >=, <=;

SELECT * FROM authors WHERE 1=1

2) AND – соединение нескольких логических выражений;

SELECT title FROM titles WHERE yearpub>=1995 AND yearpub<=1997

3) OR – если одно из двух условий истинно, то результат True;

SELECT title FROM titles WHERE yearpub<1995 OR yearpub>1997

4) NOT – отрицание, может ставиться непосредственно перед нижеследующими предикатами;

5) Предикат диапазона: Between A and B – принимает значение True, если сравниваемое значение лежит между A и В;

SELECT title FROM titles WHERE yearpub NOT BETWEEN 1995 AND 1997

6) Вхождение во множество: IN (<список значений>) – принимает True, если сравниваемое значение входит во множество заданных значений;

SELECT title FROM titles WHERE yearpub IN (1995, 1996, 1997)

7) Сравнение с образцом: LIKE. В шаблон могут входить специальные символы «_» – для обозначения любого одиночного символа, и «%» – для обозначения произвольной последовательности символов;

SELECT publisher, url FROM publishers WHERE publisher LIKE ‘%Wiley%'

8) Предикат сравнения с неопределённым значением: IS NULL.

SELECT publisher, “url not defined!” FROM publishers WHERE url IS NULL

Связь между таблицами с использованием раздела WHERE (стандарт SQL 89)

Представим ситуацию, когда выборку данных надо производить из отношения, которое является результатом слияния нескольких отношений. При отсутствии соединения в разделе WHERE результат будет эквивалентен расширенному декартовому произведению отношений. Обычно всегда в случае использования нескольких таблиц имени поля предшествует имя таблицы во всех разделах оператора SELECT.

SELECT titles.title, titles.yearpub, publishers.publisher

FROM titles, publishers

WHERE titles.pub_id = publishers.pub_id AND titles.yearpub>1996

В данном запросе в разделе WHERE указаны условия связи и условия фильтрации данных.

Связь между таблицами с использованием раздела FROM (стандарт SQL 2, внешние объединения)

С помощью раздела FROM определяются источники данных, с которыми будет работать запрос. Связи между отношениями в этом разделе реализуются как одна или несколько вложенных связей между левой и правой таблицами по одному или нескольким полям.

1. [INNER] JOIN. Данный тип связи используется по умолчанию. Строки левой таблицы, для которых не имеется пары в правой таблице, в результат выборки не включаются. Строки правой таблицы, для которых не имеется пары в левой таблице, также в результат не включаются.

2. LEFT [ OUTER ] JOIN. Все строки левой таблицы включаются в результат выборки. При этом, если отсутствуют строки в правой таблице, то в соответствующих столбцах правой таблицы, включенных в результат запроса, будет установлено значение NULL. Строки правой таблицы, для которых не имеется пары в левой таблице, в результат не включаются.

3. RIGHT [ OUTER ] JOIN. Все строки правой таблицы включаются в результат выборки. Для соответствующих столбцов левой таблицы, включенных в запрос, устанавливается значение NULL. Строки левой таблицы, для которых не имеется пары в левой таблице, в результат не включаются.

4. FULL [ OUTER ] JOIN. В результат будут включены все строки как левой, так и правой таблицы.

5. CROSS JOIN – выражение эквивалентно просто запятой между таблицами.

Пример связи двух таблиц:

SELECT authors.au_lname, authors.au_fname, titleauthor.royalty

FROM authors INNER JOIN titleauthor ON authors.au_id = titleauthor.au_id

WHERE authors.state='CA'

Если бы мы хотели узреть и тех авторов из штата Калифорния, которые не получили гонорар, то надо было бы использовать конструкцию LEFT JOIN

Пример связи нескольких таблиц:

SELECT

countries.name_rus AS страна,

subjects.name_rus AS регион,

msu.name_rus AS район,

data.year AS год

FROM

data INNER JOIN

subjects ON data.subject = subjects.subject INNER JOIN

msu ON data.msu = msu.id_msu INNER JOIN

countries ON subjects.country = countries.country

Раздел GROUP BY позволяет выполнять группировку строк таблиц по определённым критериям. Типичным примером использования GROUP BY является суммирование однотипных значений. GROUP BY почти всегда используется вместе с функциями агрегирования. GROUP BY разделяет таблицу на группы, а функция агрегирования вычисляет для каждой из них итоговое значение.

Основные функции агрегирования:

AVG(< поле >)	Среднее значение для указанного столбца или выражения
COUNT(< поле >)	Количество строк, исключая NULL -строки в указанном столбце
COUNT(*)	Общее количество строк, включая NULL -строки
MAX(< поле >)	Максимальное значение в указанном столбце
MIN(< поле >)	Минимальное значение в указанном столбце
SUM(< поле >)	Сумма всех значений в указанном столбце
STDEV(< поле >)	Статистическое стандартное отклонение для значений столбца
VAR(< поле >)	Несмещенная оценка дисперсии величин указанного столбца

Следующий запрос определяет количество книг каждого издательства, зарегистрированных в базе данных:

SELECT publishers.publisher, COUNT(titles.title)

FROM titles, publishers

WHERE titles.pub_id = publishers.pub_id

GROUP BY publisher

Правила использования группировок в запросах:

1) Функции агрегирования не работают со значениями NULL.

2) В разделе SELECT (т.е. для вывода) можно указывать только те поля, по которым осуществляется группировка. Чтобы вывести значения столбцов, не указанных в критериях группировки, необходимо применять к ним функции агрегирования.

3) Раздел WHERE не допускает использования функций агрегирования.

Ещё один пример: подсчитать, сколько записей ввёл каждый из операторов по каждому региону за 2003 год.

SELECT max(subjects.name_rus) as [ субъект ], COUNT(*) AS [ количество записей ],

max(users.u_name) as [ оператор ]

FROM subjects, data, users

WHERE data.subject = subjects.subject and data.id_user = users.id_user and data.year=2003

GROUP BY data.subject, data.id_user

ORDER BY [ субъект ]

Если при выполнении группировки используется раздел WHERE, то возможно появление групп, не содержащих ни одной строки. По умолчанию эти группы не включаются в результат выборки. Однако если необходимо вывести все без исключения группы, то используется вариант GROUP BY ALL. При этом для групп, не содержащих ни одной строки, не выполняются функции агрегирования, вместо которых выводится значение NULL.

Простой запрос, использующий функцию агрегирования без группировки:

SELECT Count(*) FROM data

Раздел HAVING.

Этот раздел практически аналогичен по назначению с разделом WHERE (горизонтальная фильтрация), однако используется для задания условий групповой фильтрации. В этом разделе допускается использование функций агрегирования.

Определим количество книг каждого издательства, исключая случаи единственного экземпляра.

SELECT publishers.publisher, COUNT(titles.title)

FROM titles, publishers

WHERE titles.pub_id = publishers.pub_id

GROUP BY publisher

HAVING COUNT (*)>1;

Другой пример: получить номера деталей, суммарное количество которых на складе превышает 400 шт.

SELECT number, SUM(volume) FROM warehouse

GROUP BY number HAVING SUM(volume)>400

Раздел ORDER BY предназначен для упорядочения набора данных, возвращаемых после выполнения запроса. Используются ключевые слова ASC (по возрастанию, используется по умолчанию) и DESC (по убыванию). При этом в сортировке могут участвовать столбцы, не входящие в раздел SELECT. Приоритет в сортировке по столбцам, указанным первыми.

SELECT data.* FROM data ORDER BY subject, msu, year

Раздел UNION служит для объединения результатов выборки, возвращаемых двумя и более запросами. Это может быть выборка из одной таблицы или слияние данных из множества таблиц. Иными словами, раздел UNION вставляется между двумя запросами, возвращающими одинаковый набор столбцов. В результат будут включены строки как первого, так и второго запроса. По умолчанию дублирующие строки в результат не включаются.

SELECT publisher, url FROM publishers

UNION

SELECT site, url FROM wwwsites

Использование вложенных запросов.

Команда SELECT позволяет использовать подзапросы в предикатах главного (т.е. в разделах WHERE и HAVING). Совместно с подзапросом можно использовать предикат EXIST, который возвращает истину, если вывод подзапроса не пуст.

Задача: найти названия всех изданий, выпущенные издательством «Wiley»

SELECT title FROM titles WHERE pub_id IN

(SELECT pub_id FROM publishers WHERE publisher='Wiley');

Более сложные задачи: даны отношения

Supplier s (id _ supplier, name) – поставщики (код поставщика, ФИО поставщика)

Supply (id _ supplier, number) – поставки (код поставщика, номер детали)

Components (number, title) – детали (номер детали, наименование детали).

1. Найти имена поставщиков, которые поставляют все детали из занесённых в базу.

SELECT MAX(suppliers.name)

FROM suppliers, supply

WHERE suppliers.id_supplier=supply.id_supplier

GROUP BY supply.id_supplier

HAVING COUNT(DISTINCT supply.number) = (

SELECT COUNT(number) FROM components)

2. Получить список поставщиков, поставляющих деталь с номером 222.

SELECT * FROM suppliers

WHERE EXIST

(SELECT * FROM supply

WHERE suppliers.id_supplier = supply.id_supplier AND supply.number = 222);

Такие подзапросы называются коррелируемыми (correlated). Внешняя ссылка может принимать различные значения для каждой строки-кандидата, оцениваемого с помощью подзапроса, поэтому подзапрос должен выполняться заново для каждой строки, отбираемой в основном запросе.

Простой пример: контроль ссылочной целостности вручную:

SELECT * FROM data WHERE item NOT IN (SELECT item FROM items)

Реализация реляционной алгебры средствами оператора SELECT (Реляционная полнота SQL)

Для того, чтобы показать, что язык SQL является реляционно полным, нужно показать, что любой реляционный оператор может быть выражен средствами SQL.

1. Объединение: SELECT * FROM A UNION SELECT * FROM B	2. Пересечение: SELECT * FROM A INTERSECT SELECT * FROM B	3. Разность: SELECT * FROM A EXCEPT SELECT * FROM B	4. Декартово произведение: SELECT A.*, B.* FROM A, B
5. Ограничение: SELECT * FROM A WHERE С;	6. Проекция отношения: SELECT DISTINCT X, Y, Z FROM A	7. Соединение по условию: SELECT A.*, B.* FROM A, B WHERE С;	8. Деление: SELECT DISTINCT A.X FROM A WHERE NOT EXIST (SELECT * FROM B WHERE NOT EXIST (SELECT * FROM A A1 WHERE A1.X = A.X AND A1.Y = B.Y));

 

2,4 Операторы определения данных (основные сведения).