数据库系统概论(第4版)第三章.ppt

AnIntroductiontoDatabaseSystem,中国人民大学信息学院,数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第三章关系数据库标准语言SQL(续1）,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4数据查询,3.4.1单表查询3.4.2连接查询3.4.3嵌套查询3.4.4集合查询3.4.5Select语句的一般形式,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.2连接查询,连接查询：同时涉及多个表的查询连接条件或连接谓词：用来连接两个表的条件一般格式：.BETWEEN.AND.连接字段：连接谓词中的列名称连接条件中的各连接字段类型必须是可比的，但名字不必是相同的,AnIntroductiontoDatabaseSystem,连接操作的执行过程,嵌套循环法(NESTED-LOOP)首先在表1中找到第一个元组，然后从头开始扫描表2，逐一查找满足连接件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。表2全部查找完后，再找表1中第二个元组，然后再从头开始扫描表2，逐一查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第二个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。重复上述操作，直到表1中的全部元组都处理完毕,AnIntroductiontoDatabaseSystem,排序合并法(SORT-MERGE),常用于=连接首先按连接属性对表1和表2排序对表1的第一个元组，从头开始扫描表2，顺序查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。当遇到表2中第一条大于表1连接字段值的元组时，对表2的查询不再继续,AnIntroductiontoDatabaseSystem,排序合并法,找到表1的第二条元组，然后从刚才的中断点处继续顺序扫描表2，查找满足连接条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组。直接遇到表2中大于表1连接字段值的元组时，对表2的查询不再继续重复上述操作，直到表1或表2中的全部元组都处理完毕为止,AnIntroductiontoDatabaseSystem,索引连接(INDEX-JOIN),对表2按连接字段建立索引对表1中的每个元组，依次根据其连接字段值查询表2的索引，从中找到满足条件的元组，找到后就将表1中的第一个元组与该元组拼接起来，形成结果表中一个元组,AnIntroductiontoDatabaseSystem,连接查询（续）,一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接,AnIntroductiontoDatabaseSystem,一、等值与非等值连接查询,等值连接：连接运算符为=例33查询每个学生及其选修课程的情况SELECTStudent.*，SC.*FROMStudent，SCWHEREStudent.Sno=SC.Sno；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,等值与非等值连接查询（续）,查询结果：,AnIntroductiontoDatabaseSystem,等值与非等值连接查询（续）,自然连接：例34对例33用自然连接完成。SELECTStudent.Sno，Sname，Ssex，Sage，Sdept，Cno，GradeFROMStudent，SCWHEREStudent.Sno=SC.Sno；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,连接查询（续）,一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接,AnIntroductiontoDatabaseSystem,二、自身连接,自身连接：一个表与其自己进行连接需要给表起别名以示区别由于所有属性名都是同名属性，因此必须使用别名前缀例35查询每一门课的间接先修课（即先修课的先修课）SELECTFIRST.Cno，SECOND.CpnoFROMCourseFIRST，CourseSECONDWHEREFIRST.Cpno=SECOND.Cno；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,自身连接（续）,FIRST表（Course表）,AnIntroductiontoDatabaseSystem,自身连接（续）,SECOND表（Course表）,AnIntroductiontoDatabaseSystem,自身连接（续）,查询结果：,AnIntroductiontoDatabaseSystem,连接查询（续）,一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接,AnIntroductiontoDatabaseSystem,三、外连接,外连接与普通连接的区别普通连接操作只输出满足连接条件的元组外连接操作以指定表为连接主体，将主体表中不满足连接条件的元组一并输出例36改写例33SELECTStudent.Sno，Sname，Ssex，Sage，Sdept，Cno，GradeFROMStudentLEFTOUTJOINSCON(Student.Sno=SC.Sno)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,外连接（续）,执行结果：,AnIntroductiontoDatabaseSystem,外连接（续）,左外连接列出左边关系（如本例Student）中所有的元组右外连接列出右边关系中所有的元组,AnIntroductiontoDatabaseSystem,连接查询（续）,一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接,AnIntroductiontoDatabaseSystem,四、复合条件连接,复合条件连接：WHERE子句中含多个连接条件例37查询选修2号课程且成绩在90分以上的所有学生SELECTStudent.Sno,SnameFROMStudent,SCWHEREStudent.Sno=SC.SnoAND/*连接谓词*/SC.Cno=2ANDSC.Grade90；/*其他限定条件*/,AnIntroductiontoDatabaseSystem,复合条件连接（续）,例38查询每个学生的学号、姓名、选修的课程名及成绩SELECTStudent.Sno，Sname，Cname，GradeFROMStudent，SC，Course/*多表连接*/WHEREStudent.Sno=SC.SnoandSC.Cno=Course.Cno；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4数据查询,3.4.1单表查询3.4.2连接查询3.4.3嵌套查询3.4.4集合查询3.4.5Select语句的一般形式,AnIntroductiontoDatabaseSystem,嵌套查询(续),嵌套查询概述一个SELECT-FROM-WHERE语句称为一个查询块将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,嵌套查询(续),SELECTSname/*外层查询/父查询*/FROMStudentWHERESnoIN（SELECTSno/*内层查询/子查询*/FROMSCWHERECno=2）；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,嵌套查询(续),子查询的限制不能使用ORDERBY子句层层嵌套方式反映了SQL语言的结构化有些嵌套查询可以用连接运算替代,AnIntroductiontoDatabaseSystem,嵌套查询求解方法,不相关子查询：子查询的查询条件不依赖于父查询由里向外逐层处理。即每个子查询在上一级查询处理之前求解，子查询的结果用于建立其父查询的查找条件。,AnIntroductiontoDatabaseSystem,嵌套查询求解方法（续）,相关子查询：子查询的查询条件依赖于父查询首先取外层查询中表的第一个元组，根据它与内层查询相关的属性值处理内层查询，若WHERE子句返回值为真，则取此元组放入结果表然后再取外层表的下一个元组重复这一过程，直至外层表全部检查完为止,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.3嵌套查询,一、带有IN谓词的子查询二、带有比较运算符的子查询三、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询四、带有EXISTS谓词的子查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,一、带有IN谓词的子查询,例39查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。此查询要求可以分步来完成确定“刘晨”所在系名SELECTSdeptFROMStudentWHERESname=刘晨；结果为：CS,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有IN谓词的子查询（续）,查找所有在IS系学习的学生。SELECTSno，Sname，SdeptFROMStudentWHERESdept=CS；结果为：,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有IN谓词的子查询（续）,将第一步查询嵌入到第二步查询的条件中SELECTSno，Sname，SdeptFROMStudentWHERESdeptIN(SELECTSdeptFROMStudentWHERESname=刘晨)；此查询为不相关子查询。,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有IN谓词的子查询（续）,用自身连接完成例39查询要求SELECTS1.Sno，S1.Sname，S1.SdeptFROMStudentS1，StudentS2WHERES1.Sdept=S2.SdeptANDS2.Sname=刘晨；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有IN谓词的子查询（续）,例40查询选修了课程名为“信息系统”的学生学号和姓名SELECTSno，Sname最后在Student关系中FROMStudent取出Sno和SnameWHERESnoIN(SELECTSno然后在SC关系中找出选FROMSC修了3号课程的学生学号WHERECnoIN(SELECTCno首先在Course关系中找出FROMCourse“信息系统”的课程号，为3号WHERECname=信息系统);,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有IN谓词的子查询（续）,用连接查询实现例40SELECTSno，SnameFROMStudent，SC，CourseWHEREStudent.Sno=SC.SnoANDSC.Cno=Course.CnoANDCourse.Cname=信息系统；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.3嵌套查询,一、带有IN谓词的子查询二、带有比较运算符的子查询三、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询四、带有EXISTS谓词的子查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,二、带有比较运算符的子查询,当能确切知道内层查询返回单值时，可用比较运算符（，=，）。与ANY或ALL谓词配合使用,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有比较运算符的子查询（续）,例：假设一个学生只可能在一个系学习，并且必须属于一个系，则在例39可以用=代替IN：SELECTSno，Sname，SdeptFROMStudentWHERESdept=(SELECTSdeptFROMStudentWHERESname=刘晨)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有比较运算符的子查询（续）,子查询一定要跟在比较符之后错误的例子：SELECTSno，Sname，SdeptFROMStudentWHERE(SELECTSdeptFROMStudentWHERESname=刘晨)=Sdept；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有比较运算符的子查询（续）,例41找出每个学生超过他选修课程平均成绩的课程号。SELECTSno，CnoFROMSCxWHEREGrade=(SELECTAVG(Grade)FROMSCyWHEREy.Sno=x.Sno);,相关子查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有比较运算符的子查询（续）,可能的执行过程：1.从外层查询中取出SC的一个元组x，将元组x的Sno值（200215121）传送给内层查询。SELECTAVG(Grade)FROMSCyWHEREy.Sno=200215121;2.执行内层查询，得到值88（近似值），用该值代替内层查询，得到外层查询：SELECTSno，CnoFROMSCxWHEREGrade=88；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有比较运算符的子查询（续）,3.执行这个查询，得到（200215121，1）（200215121，3）4.外层查询取出下一个元组重复做上述1至3步骤，直到外层的SC元组全部处理完毕。结果为:（200215121，1）（200215121，3）（200215122，2）,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.3嵌套查询,一、带有IN谓词的子查询二、带有比较运算符的子查询三、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询四、带有EXISTS谓词的子查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,三、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询,谓词语义ANY：任意一个值ALL：所有值,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,需要配合使用比较运算符ANY大于子查询结果中的某个值ALL大于子查询结果中的所有值=ANY大于等于子查询结果中的某个值=ALL大于等于子查询结果中的所有值）ANY不等于子查询结果中的某个值!=（或）ALL不等于子查询结果中的任何一个值,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,例42查询其他系中比计算机科学某一学生年龄小的学生姓名和年龄SELECTSname，SageFROMStudentWHERESageCS;/*父查询块中的条件*/,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,结果：执行过程：1.RDBMS执行此查询时，首先处理子查询，找出CS系中所有学生的年龄，构成一个集合(20，19)2.处理父查询，找所有不是CS系且年龄小于20或19的学生,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,用聚集函数实现例42SELECTSname，SageFROMStudentWHERESageCS;,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,例43查询其他系中比计算机科学系所有学生年龄都小的学生姓名及年龄。方法一：用ALL谓词SELECTSname，SageFROMStudentWHERESageCS;,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,方法二：用聚集函数SELECTSname，SageFROMStudentWHERESageCS;,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询（续）,表3.5ANY（或SOME），ALL谓词与聚集函数、IN谓词的等价转换关系,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.3嵌套查询,一、带有IN谓词的子查询二、带有比较运算符的子查询三、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询四、带有EXISTS谓词的子查询,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,1.EXISTS谓词存在量词带有EXISTS谓词的子查询不返回任何数据，只产生逻辑真值“true”或逻辑假值“false”。若内层查询结果非空，则外层的WHERE子句返回真值若内层查询结果为空，则外层的WHERE子句返回假值由EXISTS引出的子查询，其目标列表达式通常都用*，因为带EXISTS的子查询只返回真值或假值，给出列名无实际意义2.NOTEXISTS谓词若内层查询结果非空，则外层的WHERE子句返回假值若内层查询结果为空，则外层的WHERE子句返回真值,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例44查询所有选修了1号课程的学生姓名。思路分析：本查询涉及Student和SC关系在Student中依次取每个元组的Sno值，用此值去检查SC关系若SC中存在这样的元组，其Sno值等于此Student.Sno值，并且其Cno=1，则取此Student.Sname送入结果关系,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用嵌套查询SELECTSnameFROMStudentWHEREEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESno=Student.SnoANDCno=1)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用连接运算SELECTSnameFROMStudent,SCWHEREStudent.Sno=SC.SnoANDSC.Cno=1;,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例45查询没有选修1号课程的学生姓名。SELECTSnameFROMStudentWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESno=Student.SnoANDCno=1)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,不同形式的查询间的替换一些带EXISTS或NOTEXISTS谓词的子查询不能被其他形式的子查询等价替换所有带IN谓词、比较运算符、ANY和ALL谓词的子查询都能用带EXISTS谓词的子查询等价替换用EXISTS/NOTEXISTS实现全称量词(难点)SQL语言中没有全称量词（Forall）可以把带有全称量词的谓词转换为等价的带有存在量词的谓词：(x)P(x(P),AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例：例39查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。可以用带EXISTS谓词的子查询替换：SELECTSno，Sname，SdeptFROMStudentS1WHEREEXISTS(SELECT*FROMStudentS2WHERES2.Sdept=S1.SdeptANDS2.Sname=刘晨)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例46查询选修了全部课程的学生姓名。SELECTSnameFROMStudentWHERENOTEXISTS（SELECT*FROMCourseWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCWHERESno=Student.SnoANDCno=Course.Cno）；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用EXISTS/NOTEXISTS实现逻辑蕴函(难点)SQL语言中没有蕴函(Implication)逻辑运算可以利用谓词演算将逻辑蕴函谓词等价转换为：pqpq,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,例47查询至少选修了学生200215122选修的全部课程的学生号码。解题思路：用逻辑蕴函表达：查询学号为x的学生，对所有的课程y，只要200215122学生选修了课程y，则x也选修了y。形式化表示：用P表示谓词“学生200215122选修了课程y”用q表示谓词“学生x选修了课程y”则上述查询为:(y)pq,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,等价变换：(y)pq(y(pq)(y(pq)y(pq)变换后语义：不存在这样的课程y，学生200215122选修了y，而学生x没有选。,AnIntroductiontoDatabaseSystem,带有EXISTS谓词的子查询(续）,用NOTEXISTS谓词表示：SELECTDISTINCTSnoFROMSCSCXWHERENOTEXISTS(SELECT*FROMSCSCYWHERESCY.Sno=200215122ANDNOTEXISTS(SELECT*FROMSCSCZWHERESCZ.Sno=SCX.SnoANDSCZ.Cno=SCY.Cno)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4数据查询,3.4.1单表查询3.4.2连接查询3.4.3嵌套查询3.4.4集合查询3.4.5Select语句的一般形式,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.4集合查询,集合操作的种类并操作UNION交操作INTERSECT差操作EXCEPT参加集合操作的各查询结果的列数必须相同；对应项的数据类型也必须相同,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例48查询计算机科学系的学生及年龄不大于19岁的学生。方法一：SELECT*FROMStudentWHERESdept=CSUNIONSELECT*FROMStudentWHERESage=19；UNION：将多个查询结果合并起来时，系统自动去掉重复元组。UNIONALL：将多个查询结果合并起来时，保留重复元组,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,方法二：SELECTDISTINCT*FROMStudentWHERESdept=CSORSage=19；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例49查询选修了课程1或者选修了课程2的学生。SELECTSnoFROMSCWHERECno=1UNIONSELECTSnoFROMSCWHERECno=2；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例50查询计算机科学系的学生与年龄不大于19岁的学生的交集SELECT*FROMStudentWHERESdept=CSINTERSECTSELECT*FROMStudentWHERESage=19,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例50实际上就是查询计算机科学系中年龄不大于19岁的学生SELECT*FROMStudentWHERESdept=CSANDSage=19；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例51查询选修课程1的学生集合与选修课程2的学生集合的交集SELECTSnoFROMSCWHERECno=1INTERSECTSELECTSnoFROMSCWHERECno=2；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例51实际上是查询既选修了课程1又选修了课程2的学生SELECTSnoFROMSCWHERECno=1ANDSnoIN(SELECTSnoFROMSCWHERECno=2)；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,集合查询（续）,例52查询计算机科学系的学生与年龄不大于19岁的学生的差集。SELECT*FROMStudentWHERESdept=CSEXCEPTSELECT*FROMStudentWHERESage19；,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4数据查询,3.4.1单表查询3.4.2连接查询3.4.3嵌套查询3.4.4集合查询3.4.5Select语句的一般形式,AnIntroductiontoDatabaseSystem,3.4.5SELECT语句的一般格式,SELECTALL|DISTINCT别名，别名FROM别名，别名WHEREGROUPBYHAVINGORDERBYASC|DESC,AnIntroductiontoDatabaseSystem,下课了。,休息一会儿。,追求,