Etc.: Структуризированный язык запросов (SQL)

Содержание

• Предисловие
• Глава 1. Реляционные базы данных и язык SQL
• Глава 2. Запросы с использованием единственной таблицы
• Глава 3. Запросы с использованием нескольких таблиц
      3.1. О средствах одновременной работы с множеством таблиц
      3.2. Запросы, использующие соединения
          3.2.1. Декартово произведение таблиц
          3.2.2. Эквисоединение таблиц
          3.2.3. Естественное соединение таблиц
          3.2.4. Композиция таблиц
          3.2.5. Тета-соединение таблиц
          3.2.6. Соединение таблиц с дополнительным условием
          3.2.7. Соединение таблицы со своей копией
      3.3. Вложенные подзапросы
          3.3.1. Виды вложенных подзапросов
          3.3.2. Простые вложенные подзапросы
          3.3.3. Использование одной и той же таблицы во внешнем и вложенном подзапросе
          3.3.4. Вложенный подзапрос с оператором сравнения, отличным от IN
          3.3.5. Коррелированные вложенные подзапросы
          3.3.6. Запросы, использующие EXISTS
          3.3.7. Функции в подзапросе
      3.4. Объединение (UNION)
      3.5. Реализация операций реляционной алгебры предложением SELECT
      3.6. Резюме
• Глава 4. Предложения модификации данных SQL
• Глава 5. О предложениях определения данных и оптимизации запросов
• Глава 6. О других предложениях и конструкциях SQL

Глава 3. Запросы с использованием нескольких таблиц

3.1. О средствах одновременной работы с множеством таблиц

Затрагивая вопросы проектирования баз данных [2], мы выяснили, что базы данных - это множество взаимосвязанных сущностей или отношений (таблиц) в терминологии реляционных СУБД. При проектировании стремятся создавать таблицы, в каждой из которых содержалась бы информация об одном и только об одном типе сущностей. Это облегчает модификацию базы данных и поддержание ее целостности. Но такой подход тяжело усваивается начинающими проектантами, которые пытаются привязать проект к будущим приложениям и так организовать таблицы, чтобы в каждой из них хранилось все необходимое для реализации возможных запросов. Типичен вопрос: как же получить сведения о том, где купить продукты для приготовления того или иного блюда и определить его калорийность и стоимость, если нужные данные "рассыпаны" по семи различным таблицам? Не лучше ли иметь одну большую таблицу, содержащую все сведения базы данных ПАНСИОН ?

Даже при отсутствии средств одновременного доступа ко многим таблицам нежелателен проект, в котором информация о многих типах сущностей перемешана в одной таблице. SQL же обладает великолепным механизмом для одновременной или последовательной обработки данных из нескольких взаимосвязанных таблиц. В нем реализованы возможности "соединять" или "объединять" несколько таблиц и так называемые "вложенные подзапросы". Например, чтобы получить перечень поставщиков продуктов, необходимых для приготовления Сырников, возможен запрос

SELECT	Продукт, Цена, Название, Статус
FROM	Продукты, Состав, Блюда, Поставки, Поставщики
WHERE	Продукты.ПР = Состав.ПР
AND	Состав.БЛ = Блюда.БЛ
AND	Поставки.ПР = Состав.ПР
AND	Поставки.ПС = Поставщики.ПС
AND	Блюдо = 'Сырники'
AND	Цена IS NOT NULL;

Он получен следующим образом: СУБД последовательно формирует строки декартова произведения таблиц, перечисленных во фразе FROM, проверяет, удовлетворяют ли данные сформированной строки условиям фразы WHERE, и если удовлетворяют, то включает в ответ на запрос те ее поля, которые перечислены во фразе SELECT.

Следует подчеркнуть, что в SELECT и WHERE (во избежание двусмысленности) ссылки на все (*) или отдельные столбцы могут (а иногда и должны) уточняться именем соответствующей таблицы, например, Поставки.ПС, Поставщики.ПС, Меню.*, Состав.БЛ, Блюда.* и т.п.

Очевидно, что с помощью соединения несложно сформировать запрос на обработку данных из нескольких таблиц. Кроме того, в такой запрос можно включить любые части предложения SELECT, рассмотренные в главе 2 (выражения с использованием функций, группирование с отбором указанных групп и упорядочением полученного результата). Следовательно, соединения позволяют обрабатывать множество взаимосвязанных таблиц как единую таблицу, в которой перемешана информация о многих типах сущностей. Поэтому начинающий проектант базы данных может спокойно создавать маленькие нормализованные таблицы, так как он всегда может получить из них любую "большую" таблицу.

Кроме механизма соединений в SQL есть механизм вложенных подзапросов, позволяющий объединить несколько простых запросов в едином предложении SELECT. Иными словами, вложенный подзапрос - это уже знакомый нам подзапрос (с небольшими огра-ничениями), который вложен в WHERE фразу другого вложенного подзапроса или WHERE фразу основного запроса.

Для иллюстрации вложенного подзапроса вернемся к предыдущему примеру и попробуем получить перечень тех поставщиков продуктов для Сырников, которые поставляют нужные продукты за минимальную цену.

SELECT	Продукт, Цена, Название, Статус
FROM	Продукты, Состав, Блюда, Поставки, Поставщики
WHERE	Продукты.ПР = Состав.ПР
AND	Состав.БЛ = Блюда.БЛ
AND	Поставки.ПР = Состав.ПР
AND	Поставки.ПС = Поставщики.ПС
AND	Блюдо = 'Сырники'
AND	Цена = (	SELECT	MIN(Цена)
		FROM	Поставки X
		WHERE	X.ПР = Поставки.ПР );

Результат запроса имеет вид

Здесь с помощью подзапроса, размещенного в трех последних строках запроса, описывается процесс определения минимальной цены каждого продукта для Сырников и поиск поставщика, предлагающего этот продукт за такую цену. Механизм реализации подзапросов будет подробно описан в п.3.3. Там же будет рассмотрено, как и для чего вводится псевдоним X для имени таблицы Поставки.

^^^

3.2. Запросы, использующие соединения

3.2.1. Декартово произведение таблиц

В литературе [2] показано, что соединения - это подмножества декартова произведения. Так как декартово произведение n таблиц - это таблица, содержащая все возможные строки r, такие, что r является сцеплением какой-либо строки из первой таблицы, строки из второй таблицы, ... и строки из n-й таблицы (а мы уже научились выделять с помощью SELECT любое подмножество реляционной таблицы), то осталось лишь выяснить, можно ли с помощью SELECT получить декартово произведение. Для получения декартова произведения нескольких таблиц надо указать во фразе FROM перечень перемножаемых таблиц, а во фразе SELECT – все их столбцы.

Так, для получения декартова произведения Вид_блюд и Трапезы надо выдать запрос

SELECT	Вид_блюд.*, Трапезы.*
FROM	Вид_блюд, Трапезы;

Получим таблицу, содержащую 5 х 3 = 15 строк:

В другом примере, где перемножаются таблицы Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда:

SELECT Меню.*, Трапезы.*, Вид_блюд.*, Блюда.*
FROM	Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда;

образуется таблица (рис 3.1), содержащая 21 х 3 х 5 х 33 = 10395 строк.

Из первых 39 строк этой таблицы лишь две актуальных (отмечены "*"): в них совпадают номера блюд таблиц Меню и Блюда. В остальных – полная чепуха: к закускам отнесены супы и напитки, на завтрак предлагается незапланированный суп и т.д.

^^^

3.2.2. Эквисоединение таблиц

Если из декартова произведения убрать ненужные строки и столбцы, то можно получить актуальные таблицы, соответствующие любому из соединений.

Рис. 3.1. Иллюстрация декартова произведения

Очевидно, что отбор актуальных строк обеспечивается вводом в запрос WHERE фразы, в которой устанавливается соответствие между:

• кодами трапез (Т) в таблицах Меню и Трапезы (Меню.Т = Трапезы.Т),
• кодами видов блюд (В) в таблицах Меню и Вид_блюд (Меню.В = Вид_блюд.В),
• номерами блюд (БЛ) в таблицах Меню и Блюда (Меню.БЛ = Блюда.БЛ).

Такой скорректированный запрос

SELECT	Меню.*, Трапезы.*, Вид_блюд.*, Блюда.*
FROM	Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда
WHERE	Меню.Т = Трапезы.Т
AND	Меню.В = Вид_блюд.В
AND	Меню.БЛ = Блюда.БЛ;

позволит получить эквисоединение таблиц Меню, Трапезы, Вид_блюд и Блюда:

^^^

3.2.3. Естественное соединение таблиц

Легко заметить, что в эквисоединение таблиц вошли дубликаты столбцов, по которым проводилось соединение (Т, В и БЛ). Для исключения этих дубликатов можно создать естественное соединение тех же таблиц:

SELECT	Т, В, БЛ, Трапеза, Вид, Блюдо, Основа, Выход, Труд
FROM	Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда
WHERE	Меню.Т = Трапезы.Т
AND	Меню.В = Вид_блюд.В
AND	Меню.БЛ = Блюда.БЛ;

Реализация естественного соединения таблиц имеет вид

^^^

3.2.4. Композиция таблиц

Для исключения всех столбцов, по которым проводится соединение таблиц, надо создать композицию

SELECT	Трапеза, Вид, Блюдо, Основа, Выход, Труд
FROM	Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда
WHERE	Меню.Т = Трапезы.Т
AND	Меню.В = Вид_блюд.В
AND	Меню.БЛ = Блюда.БЛ;

имеющую вид

^^^

3.2.5. Тета-соединение таблиц

В базе данных ПАНСИОН трудно подобрать несложный пример, иллюстрирующий тета-соединение таблиц. Поэтому сконструируем такой надуманный запрос:

SELECT	Вид_блюд.*, Трапезы.*
FROM	Вид_блюд, Трапезы
WHERE	Вид > Трапеза;

позволяющий выбрать из полученного в п.3.2.1 декартова произведения таблиц Вид_блюд и Трапезы лишь те строки, в которых значение трапезы "меньше" (по алфавиту) значения вида блюда:

^^^

3.2.6. Соединение таблиц с дополнительным условием

При формировании соединения создается рабочая таблица, к которой применимы все операции, рассмотренные в главе 2: отбор нужных строк соединения (WHERE фраза), упорядочение получаемого результата (ORDER BY фраза) и агрегатирование данных (SQL-функции и GROUP BY фраза).

Например, для получения перечня блюд, предлагаемых в меню на завтрак, можно сформировать запрос на основе композиции (п. 3.2.4):

SELECT	Вид, Блюдо, Основа, Выход, 'Номер -', БЛ
FROM	Меню, Трапезы, Вид_блюд, Блюда
WHERE	Меню.Т = Трапезы.Т
AND	Меню.В = Вид_блюд.В
AND	Меню.БЛ = Блюда.БЛ
AND	Трапеза = 'Завтрак';

Получим

В п.3.6 можно познакомиться с достаточно полным примером соединения таблиц с различными дополнительными фразами.

^^^

3.2.7. Соединение таблицы со своей копией

В ряде приложений возникает необходимость одновременной обработки данных какой-либо таблицы и одной или нескольких ее копий, создаваемых на время выполнения запроса.

Например, при создании списков студентов (таблица Студенты) возможен повторный ввод данных о каком-либо студенте с присвоением ему второго номера зачетной книжки. Для выявления таких ошибок можно соединить таблицу Студенты с ее временной копией, установив в WHERE фразе равенство значений всех одноименных столбцов этих таблиц кроме столбцов с номером зачетной книжки (для последних надо установить условие неравенства значений).

Временную копию таблицы можно сформировать, указав имя псевдонима за именем таблицы во фразе FROM. Так, с помощью фразы

FROM Блюда X, Блюда Y, Блюда Z

В качестве примера соединения таблицы с ней самой сформируем запрос на вывод таких пар блюд таблицы Блюда, в которых совпадает основа, а название первого блюда пары меньше (по алфавиту), чем номер второго блюда пары. Для этого можно создать запрос с одной копией таблицы Блюда (Копия):

SELECT	Блюдо, Копия.Блюдо, Основа
FROM	Блюда, Блюда Копия
WHERE	Основа = Копия.Основа
AND	Блюдо < Копия.Блюдо;

или двумя ее копиями (Первая и Вторая):

SELECT	Первая.Блюдо, Вторая.Блюдо, Основа
FROM	Блюда Первая, Блюда Вторая
WHERE	Первая.Основа = Вторая.Основа
AND	Первая.Блюдо < Вторая.Блюдо;

Получим результат вида

^^^

3.3. Вложенные подзапросы

3.3.1. Виды вложенных подзапросов

Вложенный подзапрос - это подзапрос, заключенный в круглые скобки и вложенный в WHERE (HAVING) фразу предложения SELECT или других предложений, использующих WHERE фразу. Вложенный подзапрос может содержать в своей WHERE (HAVING) фразе другой вложенный подзапрос и т.д. Нетрудно догадаться, что вложенный подзапрос создан для того, чтобы при отборе строк таблицы, сформированной основным запросом, можно было использовать данные из других таблиц (например, при отборе блюд для меню использовать данные о наличии продуктов в кладовой пансионата).

Существуют простые и коррелированные вложенные подзапросы. Они включаются в WHERE (HAVING) фразу с помощью условий IN, EXISTS или одного из условий сравнения ( = | <> | < | <= | > | >= ). Простые вложенные подзапросы обрабатываютя системой "снизу вверх". Первым обрабатывается вложенный подзапрос самого нижнего уровня. Множество значений, полученное в результате его выполнения, используется при реализации подзапроса более высокого уровня и т.д.

Запросы с коррелированными вложенными подзапросами обрабатываются системой в обратном порядке. Сначала выбирается первая строка рабочей таблицы, сформированной основным запросом, и из нее выбираются значения тех столбцов, которые используются во вложенном подзапросе (вложенных подзапросах). Если эти значения удовлетворяют условиям вложенного подзапроса, то выбранная строка включается в результат. Затем выбирается вторая строка и т.д., пока в результат не будут включены все строки, удовлетворяющие вложенному подзапросу (последовательности вложенных подзапросов).

Следует отметить, что SQL обладает большой избыточностью в том смысле, что он часто предоставляет несколько различных способов формулировки одного и того же запроса. Поэтому во многих примерах данной главы будут использованы уже знакомые нам по предыдущей главе концептуальные формулировки запросов. И несмотря на то, что часть из них успешнее реализуется с помощью соединений, здесь все же будут приведены их варианты с использованием вложенных подзапросов. Это связано с необходимостью детального знакомства с созданием и принципом выполнения вложенных подзапросов, так как существует немало задач (особенно на удаление и изменение данных), которые не могут быть реализованы другим способом. Кроме того, разные формулировки одного и того же запроса требуют для своего выполнения различных ресурсов памяти и могут значительно отличаться по времени реализации в разных СУБД.

^^^

3.3.2. Простые вложенные подзапросы

Простые вложенные подзапросы используются для представления множества значений, исследование которых должно осуществляться в каком-либо предикате IN, что иллюстрируется в следующем примере: выдать название и статус поставщиков продукта с номером 11, т.е. помидоров.

SELECT	Название, Статус
FROM	Поставщики
WHERE	ПС IN
	(	SELECT	ПС
		FROM	Поставки
		WHERE	ПР = 11 );

Как уже отмечалось в п.3.3.1, при обработке полного запроса система выполняет прежде всего вложенный подзапрос. Этот подзапрос выдает множество номеров поставщиков, которые поставляют продукт с кодом ПР = 11, а именно множество (1, 5, 6, 8). Поэтому первоначальный запрос эквивалентен такому простому запросу:

SELECT	Название, Статус
FROM	Поставщики
WHERE	ПС IN (1, 5, 6, 8);

Подзапрос с несколькими уровнями вложенности можно проиллюстрировать на том же примере. Пусть требуется узнать не поставщиков продукта 11, как это делалось в предыдущих запросах, а поставщиков помидоров, являющихся продуктом с номером 11. Для этого можно дать запрос

SELECT	Название, Статус
FROM	Поставщики
WHERE	ПС IN
	(	SELECT	ПС
		FROM	Поставки
		WHERE	ПР IN
			(	SELECT	ПР
				FROM	Продукты
				WHERE	Продукт = 'Помидоры' ));

В данном случае результатом самого внутреннего подзапроса является только одно значение (11). Как уже было показано выше, подзапрос следующего уровня в свою очередь дает в результате множество (1, 5, 6, 8). Последний, самый внешний SELECT, вычисляет приведенный выше окончательный результат. Вообще допускается любая глубина вложенности подзапросов.

Тот же результат можно получить с помощью соединения

SELECT	Название, Статус
FROM	Поставщики, Поставки, Продукты
WHERE	Поставщики.ПС = Поставки.ПС
AND	Поставки.ПР = Продукты.ПР
AND	Продукт = 'Помидоры';

При выполнении этого компактного запроса система должна одновременно обрабатывать данные из трех таблиц, тогда как в предыдущем примере эти таблицы обрабатываются поочередно. Естественно, что для их реализации тебуются различные ресурсы памяти и времени, однако этого невозможно ощутить при работе с ограниченным объемом данных в иллюстративной базе ПАНСИОН.

^^^

3.3.3. Использование одной и той же таблицы во внешнем и вложенном подзапросе

Выдать номера поставщиков, которые поставляют хотя бы один продукт, поставляемый поставщиком 6.

SELECT	DISTINCT ПС
FROM	Поставки
WHERE	ПР IN
	(	SELECT	ПР
		FROM	Поставки
		WHERE	ПС = 6);

Отметим, что ссылка на Поставки во вложенном подзапросе означает не то же самое, что ссылка на Поставки во внешнем запросе. В действительности, два имени Поставки обозначают различные значения. Чтобы этот факт стал явным, полезно использовать псевдонимы, например, X и Y:

SELECT	DISTINCT X.ПС
FROM	Поставки X
WHERE	X.ПР IN
	(	SELECT	Y.ПР
		FROM	Поставки Y
		WHERE	Y.ПС = 6 );

Здесь X и Y – произвольные псевдонимы таблицы Поставки, определяемые во фразе FROM и используемые как явные уточнители во фразах SELECT и WHERE. Напомним, что псевдонимы определены лишь в пределах одного запроса.

^^^

3.3.4. Вложенный подзапрос с оператором сравнения, отличным от IN

Выдать номера поставщиков, находящихся в том же городе, что и поставщик с номером 6.

SELECT	ПС
FROM	Поставщики
WHERE	Город =	
	(	SELECT	Город
		FROM	Поставщики
		WHERE 	ПС = 6 );	

В подобных запросах можно использовать и другие операторы сравнения (<>, <=, <, >= или >), однако, если вложенный подзапрос возвращает более одного значения и не используется оператор IN, будет возникать ошибка.

^^^

3.3.5. Коррелированные вложенные подзапросы

Выдать название и статус поставщиков продукта с номером 11.

SELECT	Название, Статус
FROM	Поставщики
WHERE	11 IN
	(	SELECT	ПР
		FROM	Поставки
		WHERE	ПС = Поставщики.ПС );

Такой подзапрос отличается от рассмотренного в п.3.3.2 тем, что вложенный подзапрос не может быть обработан прежде, чем будет обрабатываться внешний подзапрос. Это связано с тем, что вложенный подзапрос зависит от значения Поставщики.ПС а оно изменяется по мере того, как система проверяет различные строки таблицы Поставщики. Следовательно, с концептуальной точки зрения обработка осуществляется следующим образом:

1. Система проверяет первую строку таблицы Поставщики. Предположим, что это строка поставщика с номером 1. Тогда значение Поставщики.ПС будет в данный момент имеет значение, равное 1, и система обрабатывает внутренний запрос

   (	SELECT	ПР
   	FROM	Поставки
   	WHERE	ПС = 1 );

   получая в результате множество (9, 11, 12, 15). Теперь система может завершить обработку для поставщика с номером 1. Выборка значений Название и Статус для ПС=1 (СЫТНЫЙ и рынок) будет проведена тогда и только тогда, когда ПР=11 будет принадлежать этому множеству, что, очевидно, справедливо.
2. Далее система будет повторять обработку такого рода для следующего поставщика и т.д. до тех пор, пока не будут рассмотрены все строки таблицы Поставщики.

Подобные подзапросы называются коррелированными, так как их результат зависит от значений, определенных во внешнем подзапросе. Обработка коррелированного подзапроса, следовательно, должна повторяться для каждого значения извлекаемого из внешнего подзапроса, а не выполняться раз и навсегда.

Выдать номера всех продуктов, поставляемых только одним по-ставщиком.

SELECT	DISTINCT X.ПР
FROM	Поставки X
WHERE	X.ПР NOT IN
	(	SELECT	Y.ПР	
		FROM	Поставки Y	
		WHERE	Y.ПС <> X.ПС ); 

Действие этого запроса можно пояснить следующим образом: "Поочередно для каждой строки таблицы Поставки, скажем X, выделить значение номера продукта (ПР), если и только если это значение не входит в некоторую строку, скажем, Y, той же таблицы, а значение столбца номер поставщика (ПС) в строке Y не равно его значению в строке X".

Отметим, что в этой формулировке должен быть использован по крайней мере один псевдоним - либо X, либо Y.

^^^

3.3.6. Запросы, использующие EXISTS

Квантор EXISTS (существует) - понятие, заимствованное из формальной логики. В языке SQL предикат с квантором существования представляется выражением EXISTS (SELECT * FROM ...).

Такое выражение считается истинным только тогда, когда результат вычисления "SELECT * FROM ..." является непустым множеством, т.е. когда существует какая-либо запись в таблице, указанной во фразе FROM подзапроса, которая удовлетворяет условию WHERE подзапроса. (Практически этот подзапрос всегда будет коррелированным множеством.)

Рассмотрим примеры. Выдать названия поставщиков, поставляющих продукт с номером 11.

  SELECT	Название
FROM	Поставщики
WHERE	EXISTS
	(	SELECT	*
		FROM	Поставки
		WHERE	ПС = Поставщики.ПС
		AND	ПР = 11 );

Система последовательно выбирает строки таблицы Поставщики, выделяет из них значения столбцов Название и ПС, а затем проверяет, является ли истинным условие существования, т.е. су-ществует ли в таблице Поставки хотя бы одна строка со значением ПР=11 и значением ПС, равным значению ПС, выбранному из таблицы Поставщики. Если условие выполняется, то полученное значение столбца Название включается в результат.

Предположим, что первые значения полей Название и ПС равны, соответственно, 'СЫТНЫЙ' и 1. Так как в таблице Поставки есть строка с ПР=11 и ПС=1, то значение 'СЫТНЫЙ' должно быть включено в результат.

Хотя этот первый пример только показывает иной способ формулировки запроса для задачи, решаемой и другими путями (с помощью оператора IN или соединения), EXISTS представляет собой одну из наиболее важных возможностей SQL. Фактически любой запрос, который выражается через IN, может быть альтернативным образом сформулирован также с помощью EXISTS. Однако обратное высказывание несправедливо.

Выдать название и статус поставщиков, не поставляющих продукт с номером 11.

  SELECT	Название, Статус
  FROM	Поставщики
  WHERE	NOT EXISTS
	(	SELECT	*
		FROM 	Поставки
		WHERE	ПС = Поставщики.ПС
		AND	ПР = 11 );

^^^

3.3.7. Функции в подзапросе

Теперь, после знакомства с различными формулировками вложенных подзапросов и псевдонимами легче понять текст и алгоритм реализации запроса (п. 3.1) на получение тех поставщиков продуктов для Сырников, которые поставляют эти продукты за минимальную цену:

SELECT	Продукт, Цена, Название, Статус
FROM	Продукты, Состав, Блюда, Поставки, Поставщики
WHERE	Продукты.ПР = Состав.ПР
AND	Состав.БЛ = Блюда.БЛ
AND	Поставки.ПР = Состав.ПР
AND	Поставки.ПС = Поставщики.ПС
AND	Блюдо = 'Сырники'
AND	Цена =	(	SELECT MIN(Цена)
			FROM	Поставки X
			WHERE	X.ПР = Поставки.ПР );

Естественно, что это коррелированный подзапрос: здесь сначала определяется минимальная цена продукта, входящего в состав Сырников, и только затем выясняется его поставщик.

На этом примере мы закончим знакомство с вложенными подзапросами, предложив попробовать свои силы в составлении ряда запросов, с помощью механизма таких подзапросов:

1. Выдать названия всех мясных блюд.
2. Выдать количество всех блюд, в состав которых входят помидоры.
3. Выдать блюда, продукты для которых поставляются агрофирмой ЛЕТО.

^^^

3.4. Объединение (UNION)

В литературе [2] рассматривалась реляционная операция "Объединение", позволяющая получить отношение, состоящее из всех строк, входящих в одно или оба объединяемых отношения. Но при этом исходные отношения или их объединяемые проекции должны быть совместимыми по объединению. Для SQL это означает, что две таблицы можно объединять тогда и только тогда, когда:

1. они имеют одинаковое число столбцов, например, m;
2. для всех i (i = 1, 2, ..., m) i-й столбец первой таблицы и i-й столбец второй таблицы имеют в точности одинаковый тип данных.

Например, выдать названия продуктов, в которых нет жиров, либо входящих в состав блюда с кодом БЛ = 1:

SELECT	Продукт
FROM	Продукты
WHERE	Жиры = 0
UNION
SELECT	Продукт
FROM	Соста
WHERE	БЛ = 1

Из этого простого примера видно, что избыточные дубликаты всегда исключаются из результата UNION. Поэтому, хотя в рассматриваемом примере Помидоры, Зелень и Яблоки выбираются обеими из двух составляющих предложения SELECT, в окончательном результате они появляются только один раз.

Предложением с UNION можно объединить любое число таблиц (проекций таблиц). Так, к предыдущему запросу можно добавить (перед точкой с запятой) конструкцию

UNION
SELECT	Продукт
FROM	Продукты
WHERE	Ca < 250

позволяющую добавить к списку продуктов Масло, Рис, Мука и Кофе. Однако тот же результат можно получить простым изменением фразы WHERE первой части исходного запроса

WHERE Жиры = 0  OR  Ca < 250

^^^

3.5. Реализация операций реляционной алгебры предложением SELECT

С помощью предложения SELECT можно реализовать любую операцию реляционной алгебры [2].

Селекция (горизонтальное подмножество) таблицы создается из тех ее строк, которые удовлетворяют заданным условиям. Пример:

SELECT	*
FROM	Блюда
WHER	Основа = 'Молоко'
AND	Выход > 200;

Проекция (вертикальное подмножество) таблицы создается из указанных ее столбцов (в заданном порядке) с последующим исключением избыточных дубликатов строк. Пример:

SELECT	DISTINCT Блюдо, Выход, Основа
FROM	Блюда;

Объединение двух таблиц содержит те строки, которые есть либо в первой, либо во второй, либо в обеих таблицах. Пример:

SELECT	Блюдо, Основа, Выход
FROM	Блюда
WHER	Основа = 'Овощи'
UNION
SELECT	Блюдо, Основа, Выход
FROM	Блюда
WHER	В = 'Г';

Пересечение двух таблиц содержит только те строки, которые есть и в первой, и во второй. Пример:

SELECT	БЛ
FROM	Состав
WHERE	БЛ IN
	(	SELECT БЛ
		FROM Меню);

Разность двух таблиц содержит только те строки, которые есть в первой, но отсутствуют во второй. Пример:

SELECT	БЛ
FROM	Состав
WHERE	БЛ NOT IN
	(	SELECT БЛ
		FROM Меню);

Декартово произведение таблиц и различные виды соединений были подробно рассмотрены в п. 3.2.1-3.2.6.

Здесь опущено лишь достаточно нудное описание редко встречаемой операция деления, которая также может быть реализована предложением SELECT с коррелированными вложенными подзапросами.

^^^

3.6. Резюме

Краткое знакомство с возможностями предложения SELECT показало, что с его помощью можно реализовать все реляционные операции. Кроме того, в предложении SELECT выполняются разнообразные вычисления, агрегирование данных, их упорядочение и ряд других операций, позволяющих описать в одном предложении ту работу, для выполнения которой потребовалось бы написать несколько страниц программы на алгоритмических языках Си, Паскаль или на внутренних языках ряда распространенных СУБД.

Например, пусть требуется получить калорийность и стоимость тех блюд, для которых:

• есть все составляющие их продукты;
• калорийность не превышает 400 ккал;
• стоимость не превышает 1.5 рубля, а результат надо упорядочить по возрастанию калорийности блюд в рамках их видов.

Для этого можно дать запрос, показанный на рис. 3.2, позволяющий получить искомый результат в виде таблицы

SELECT	Вид, Блюдо, 'калорий -',
	(SUM(INT((Белки+Углев)*4.1+Жиры*9.3)*Вес/1000)),
	(SUM(Стоимость/К_во*Вес/1000)+MIN(Труд/100)),'руб'
FROM	Блюда, Вид_блюд, Состав, Продукты, Наличие
WHERE	Блюда.БЛ  = Состав.БЛ
AND	Состав.ПР = Продукты.ПР
AND	Состав.ПР = Наличие.ПР
AND	Блюда.В	= Вид_блюд.В
AND	БЛ NOT IN
	(	SELECT	БЛ
		FROM	Состав
		WHERE 	ПР IN
			(	SELECT	ПР
				FROM	Наличие
				WHERE	К_во = 0))
GROUP	BY Вид, Блюдо
	HAVING	SUM(Стоимость/К_во*Вес/1000+MIN(Труд/100)) < 1.5
	AND	SUM(((Белки+Углев)*4.1+Жиры*9.3)*Вес/1000) < 400
ORDER	BY Вид, 4;

Рис. 3.2. Пример сложного запроса

Такой результат, нестрого говоря, строился следующим образом.

1. FROM. Эта фраза инициирует создание в рабочей памяти таблицы, являющейся декартовым произведением таблиц Блюда, Вид_блюд, Состав, Продукты и Наличие.
2. WHERE. Эта фраза нужна для преобразования полученного декартова произведения в естественное соединение и удаления из последнего строк с кодами блюд, не обеспеченных продуктами. Естественное соединение образуется путем вычеркивания строк, где не совпадают: код блюда из таблицы Блюда с кодом блюда из таблицы Состав, код продукта из таблицы Состав с кодом продукта из таблицы Продукты и т.д. Обеспеченность блюда всеми продуктами проверяется с помощью последовательности подзапросов. Внутренний подзапрос выдает перечень кодов продуктов, которых нет в кладовой пансионата. Следующий подзапрос выдает коды тех блюд, в состав которых должны входить "отсутствующие" продукты. И, наконец, из естественного соединения вычеркиваются строки с кодами полученных блюд (точнее оставляются строки "Где код блюда не принадлежит перечню кодов блюд, полученному в подзапросе".
3. SELECT. Из полученного соединения удаляются столбцы, не используемые в выражениях SELECT или других фразах. Если в списке SELECT есть выражения (константы), то для хранения их значений формируются дополнительные столбцы и инициируются операции по их заполнению. В рассматриваемом примере будут сохранены столбцы Вид, Блюдо, Белки, Углев, Жиры, Вес, Стоимость, К_во и созданы дополнительные столбцы для формирования и хранения значений стоимости и калорийности составляющих каждого блюда, а также для хранения текстовых констант 'калорий -' и 'руб'. Обратите внимание на прием, использованный при суммировании стоимостей продуктов, входящих в состав блюда, и стоимости его приготовления (Труд): можно ли заменить MIN на MAX или AVG?
4. GROUP BY. Отредактированное естественное соединение группируется по видам блюд и их названиям. Создаются группы горячих блюд, десертов и т.д., а внутри каждой группы создаются подгруппы строк со сведениями о продуктах, относящихся к конкретному блюду группы.
5. SELECT. Каждая подгруппа строк, полученная на предыдущем шаге, преобразуется в единственную строку для результата. В нее заносится вид блюда (общий для всех подгрупп группы), название блюда (общее для всех строк подгруппы), две текстовых константы ('калорий -' и 'руб') и две суммы. Последние формируются путем суммирования тех значений дополнительных столбцов, которые принадлежат подгруппе.
6. HAVING. Сформированные строки, не удовлетворяющие условиям фразы HAVING

   SUM(Стоимость/К_во*Вес/1000+MIN(Труд/100)) < 1.5 и
   SUM(((Белки+Углев)*4.1+Жиры*9.3)*Вес/1000) < 400

   исключаются из результата предыдущего шага.
7. ORDER BY. Результат шага 6 упорядочивается в соответствии со списком фразы ORDER BY для получения окончательного результата. Сначала строки группируются по видам блюд (в алфавитном порядке), а затем – по значению элемента данных, указанного на четвертом месте фразы SELECT, т.е. по калорийности.

Конечно, рассмотренный запрос весьма сложен, но попробуйте написать на любом знакомом вам языке программу, реализующую те же действия, и оцените сложность ее написания и отладки.

^^^

Далее >>>