数据分析人必掌握的数据库语言-SQL指南第六期

本篇文章继续围绕SQL的语法重点为大家介绍连接高级连接的使用,以及使用连接的注意事项


01 什么是连接


SQL最强大的功能之一就是能在数据查询的执行中连接(join)表。连接是利用SQL的SELECT语句能执行的最重要的操作,很好地理解连接及其语法是学习SQL的极为重要的一点。在能够有效地使用连接前,我们必须了解关系表以及关系数据库设计的一些基础知识。下面的介绍并不能涵盖这一主题的所有内容,但作为入门已经够了。


连接

理解关系表,最好是来看个例子。

有一个包含产品目录的数据库表,其中每类物品占一行。

对于每一种物品,要存储的信息包括产品描述、价格,以及生产该产品的供应商。

现在有同一供应商生产的多种物品,那么在何处存储供应商名、地址、联系方法等供应商信息呢?将这些数据与产品信息分开存储的理由是:

同一供应商生产的每个产品,其供应商信息都是相同的,对每个产品重复此信息既浪费时间又浪费存储空间;

如果供应商信息发生变化,例如供应商迁址或电话号码变动,只需修改一次即可;

如果有重复数据(即每种产品都存储供应商信息),则很难保证每次输入该数据的方式都相同。不一致的数据在报表中就很难利用。

关键是,相同的数据出现多次不是一件好事,这是关系数据库设计的基础。

关系表的设计就是要把信息分解成多个表一类数据一个表。各表通过某些共同的值互相关联(所以才叫关系数据库)。在这个例子中可建立两个表:一个存储供应商信息,另一个存储产品信息。Vendors表包含所有供应商信息,每个供应商占一行,具有唯一的标识。此标识称为主键(primary key),可以是供应商ID或任何其他唯一值。Products表只存储产品信息,除了存储供应商ID(Vendors表的主键)外,它不存储其他有关供应商的信息。Vendors表的主键将Vendors表与Products表关联,利用供应商ID能从Vendors表中找出相应供应商的详细信息。

这样做的好处是:

供应商信息不重复,不会浪费时间和空间;

如果供应商信息变动,可以只更新Vendors表中的单个记录,相关表中的数据不用改动;

由于数据不重复,使得处理数据和生成报表更简单。

总之,关系数据可以有效地存储,方便地处理。因此,关系数据库的可伸缩性远比非关系数据库要好。


为什么使用连接

连接将数据分解为多个表实现更有效地存储、更方便地处理,且可伸缩性更好

可伸缩性:能够适应不断增加的工作量而不失败。

连接作为一种机制,能在一条SELECT语句中用来关联表。使用特定的语法,可连接多个表返回一组输出。


创建连接

示例:
SELECT vend_name,
       prod_name,
       prod_price
FROM Vendors,Products
WHERE Vendors.vend_id = Products.vend_id

分析:上述SELECT语句中与之前的语句相同,都是指定检索的列,区别在于该语句指定的两列(prod_name,prod_price)在一个表中,而第一列(vend_name)在另一个表中。

FROM子句也有所区别。该FROM子句列出了两个表:Vendors,Products。这两个表由SELECT语句的WHERE子句连接。WHERE子句指示DBMS将Vendors表中的vend_id与Products表中的vend_id匹配起来。

这里使用了完全限定列名将Vendors.vend_id和Products.vend_id两列匹配。最终输出了两个不同表中的数据。


02 创建高级连接


高级连接部分将介绍如何使用表别名,另外的一些连接,以及如何对被连接的表使用聚集函数


使用表别名

之前的文章已经给大家介绍了如何使用别名引用被检索的表列。

语法:
SELECT RTRIM(vend_name) + '('+ RTRIM(vend_country) +')' AS vend_title
FROM Vendors ORDER BY vend_name

SQL还可以给表名起别名,目的是:

缩短SQL语句。

允许在一条SELECT语句中多次使用相同的表。

示例:下面的SELECT语句与连接中的语句基本相同,但使用了别名
SELECT cust_name,
       cust_contact
FROM Customers AS C, Orders AS O, OrderItems AS OI 
WHERE C.cust_id = O.cust_id
        AND OI.order_num = O.order_num
        AND prod_id = 'RGAN01'

分析:上述语句中的FROM子句的三个表都有别名。如此省略了许多字符。表别名还可以用于SELECT的列表、ORDER BY子句以及其他语句部分。

需要注意的是:表别名只在查询执行中使用。与列别名不同,表别名不返回到客户端。


使用不同类型的连接

接下来将给大家介绍四种其他类型的连接:自连接自然连接内连接外连接

①自连接

示例:要给与Jim Jones同一公司的所有顾客发送一封邮件。该查询要求先找出Jim Jones工作的公司,然后找出在该公司工作的顾客。
SELECT cust_id,
       cust_name,
       cust_contact
FROM Customers
WHERE cust_name = 
    (SELECT cust_name
    FROM Customers
    WHERE cust_contact = 'Jim Jones')

分析:这是使用了子查询的方案。对内部的SELECT语句做了一个简单的检索,返回Jim Jones工作公司的cust_name。该数据用于外部查询的WHERE子句中,以检索出为该公司工作的所有雇员。

下面看看使用了连接的方案。

示例:
SELECT c1.cust_id,
       c1.cust_name,
       c1.cust_contact
FROM Customers AS c1,Customers AS c2
WHERE c1.cust_name = c2.cust_name
       AND c2.cust_contact = 'Jim Jones'

分析:上述语句需要的两个表实际上是相同的表,所以Customers表在FROM子句中出现了两次。但这对于Customers的引用具有歧义,因为没有指示DBMS引用的是哪个Customers表。

于是需要使用表别名解决该问题。Customers表第一次出现为别名c1第二次为c2,然后再将这些别名用作表名。如SELECT语句使用c1前缀明确给出所需列的全名。如果不这么做,DBMS将返回错误,因为名为cust_id、cust_name、cust_contact的列各有两个。DBMS不知需要哪一列,即使它们都是同一列。

WHERE首先连接两个表,再按第二个表中的cust_contact过滤数据,返回所需的数据。


②自然连接

内连接返回所有的数据,其中相同的列可多次出现。而自然连接排除多次出现,使每一列只返回一次。

一般通过对一个表使用通配符(SELECT *),而对其他的列使用明确的子集来实现自然连接。

示例:
SELECT C.*,
       O.order_num,
       O.order_date,
       OI.prod_id,
       OI.quantity,
       OI.item_price
FROM Customers AS C,Orders AS O, OrderItems AS OI
WHERE C.cust_id = O.cust_id
       AND OI.order_num = O.order_num
       AND prod_id = 'RGAN01'

分析:上述语句中,通配符只对第一个表使用,而所有其他列都明确列出来,所以没有出现重复的列被检索出来。


③内连接

目前为止使用的连接称为等值连接,是基于两个表之间的相等测试。该连接也称为内连接。

对该种连接还可以使用不同的语法,明确指定连接的类型。

示例:
SELECT vend_name,
       prod_name,
       prod_price
FROM Vendors
INNER JOIN Products
    ON Vendors.vend_id = Products.vend_id

分析:该语句中的SELECT与之前的区别在于FROM 子句。此处两个表之间的关系是以INNER JOIN指定的部分FROM子句,因此需要使用特定的ON子句而不是WHERE子句。但传递给ON的实际条件与WHERE相同。


④外连接

许多连接将一个表中的行与另一个表中的行相关联,但有时候需要包含没有关联的行。例如,可能需要使用连接完成以下工作:

对每个顾客下的订单进行计数,包括那些至今尚未下订单的顾客;

列出所有产品以及订购数量,包括没有人订购的产品;

计算平均销售规模,包括那些至今尚未下订单的顾客。

在上述例子中,连接包含了那些在相关表中没有关联行的行。这种连接称为外连接,外连接分为左外连接右外连接

左外连接:取左边的表的全部,而右边的表按照条件显示,不符合条件的显示NULL。

右外连接:取右边的表的全部,而左边的表按照条件显示,不符合条件的显示NULL。

下面先给出一个简单的内连接,再给出左外连接,大家对比着理解。

示例:内连接
SELECT Customers.cust_id,
        Orders.order_num
FROM Customers
INNER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id
示例:左外连接。检索包括没有订单顾客在内的所有顾客。
SELECT Customers.cust_id,
       Orders.order_num
FROM Customers
LEFT OUTER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id

分析:两个语句都使用了JOIN关键字来指定连接类型,与内连接不同的是,左外连接包括没有关联行的行。因此在使用JOIN语法时,还需使用RIGHT或LEFT关键字来指定包括其所有行的表(RIGHT指出的是OUTER JOIN右边的表,而LEFT指出的是OUTER JOIN左边的表)。

上述左外连接语句使用了LEFT OUTER JOIN 从FROM子句左边的表(Customers)中选择所有行。

若要从右边的表选择所有行,即使用右外连接,则语句如下:

SELECT Customers.cust_id,
       Orders.order_num
FROM Customers
RIGHT OUTER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id

注意:两种基本的外连接形式,左外连接和右外连接。两者的唯一差别是所关联的表的顺序。

此外,还有一种外连接,即全外连接。该连接检索两个表中的所有行并关联可关联的行。与左外连接或右外连接包含一个表的不关联的行不同,全外连接包含两个表的不关联的行。

语法:
SELECT Customers.cust_id,
       Orders.order_num
FROM Customers
FULL OUTER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id


自连接、自然连接、内连接和外连接的区别

①自连接:通常用于两张结构和数据内容完全一样的表,在做数据处理时,对它们分别重命名来加以区分,然后再进行关联。

②自然连接:特点是要求两个关系表中进行连接的必须是相同属性列(名字相同),无需添加连接条件,且在结果中消除了重复的属性列

③内连接:与自然连接相似,区别在于内连接不要求两属性列同名,可以用using或on来指定某两列字段相同的连接条件。

④外连接:可以解决自然连接时某些属性不同导致这些元组被舍弃的问题,起到了保留要舍弃的结果的作用。


使用带聚集函数的连接

之前给大家介绍过使用聚集函数来汇总数据,殊不知这些函数也可以与连接一起使用。

示例:检索所有顾客及每个顾客所下的订单数
SELECT Customers.cust_id,
       COUNT(Orders.order_num) AS num_ord
FROM Customers
INNER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id
GROUP BY  Customers.cust_id

分析:上述语句使用了COUNT函数。该语句使用INNER JOIN将Customers和Orders表相互关联。GROUP BY子句按顾客分组,因此,函数调用COUNT(Orders.order_num)对每个顾客的订单计数,将其作为num_ord返回。

聚集函数还可与其他连接一起使用,示例:
SELECT Customers.cust_id,
       COUNT(Orders.order_num) AS num_ord
FROM Customers
LEFT OUTER JOIN Orders
    ON Customers.cust_id = Orders.cust_id
GROUP BY Customers.cust_id

分析:上述语句使用左外连接包含所有顾客,包括了那些没有任何订单的顾客。


03 使用连接的注意事项


WHERE子句的重要性

需记住的是,在一条SELECT语句中连接几个表时,相应的关系是在运行中构造的,因为在数据库表中的定义没有指示DBMS如何对表进行连接的内容。

要连接多个表,需要将它们并列于from之后,关键是要设置WHERE子句,确保它们之间的关联关系必须给出,否则,查询结果会成为笛卡尔积。

笛卡尔积:由没有连接条件的表关系返回的结果为笛卡儿积。

示例:
SELECT vend_name,prod_name,prod_price 
FROM Vendors,Products

分析:上述语句输出的结果便是笛卡尔积。返回的数据用每个供应商匹配了每个产品,包括了供应商不正确的产品(即使该供应商没有产品)。


连接及其使用的要点

注意所使用的连接类型。一般我们使用内连接,但使用外连接也有效。

关于确切的连接语法,应该查看具体的文档,看相应的DBMS支持何种语法(大多数DBMS使用这两课中描述的某种语法)。

保证使用正确的连接条件(不管采用哪种语法),否则会返回不正确的数据。

应该总是提供连接条件,否则会得出笛卡儿积。

在一个连接中可以包含多个表,甚至可以对每个连接采用不同的连接类型。虽然这样做是合法的,一般也很有用,但应该在测试它们前分别测试每个连接。这会使故障排除更为简单。

以上就是本次介绍的连接和高级连接啦~

下一期将给大家介绍组合查询插入数据更新和删除数据。

我们下期见!

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