учебники, программирование, основы, введение в,

 

Общая характеристика оператора SELECT и организация списка ссылок на таблицы в разделе FROM

Введение
Несмотря на то что язык SQL является полным языком баз данных, включающим множество разнообразных средств определения схемы, ограничения и поддержки целостности базы данных, поддержки администрирования, заполнения и модификации таблиц базы данных, поддержки разработки приложений и т. д., для подавляющего большинства пользователей этот язык остается языком запросов, т. е. языком, позволяющим формулировать произвольно сложные и точные декларативные запросы к базе данных.
Как отмечалось в конце предыдущей лекции, структура стандарта языка SQL фактически не позволяет описать одну часть языка (в частности, средства запросов) в отрыве от других частей. Тем не менее, полагая, что средства выборки данных составляют наиболее интересную и практически значимую часть языка, мы выделили для их рассмотрения несколько отдельных лекций.
Напомним, что в этом курсе мы ограничиваемся базовым подмножеством SQL:1999 ("прямым SQL") и даже это подмножество описываем не в полном объеме стандарта. Кроме того, в данной лекции мы не будем точно придерживаться порядка введения понятий и синтаксических конструкций, принятого в стандарте языка. Мы начнем с некоторой общей картины, дающей представление об операторе выборки, а затем будем постепенно уточнять ее.
Скалярные выражения
Скалярное выражение- это выражение, вырабатывающее результат некоторого типа, специфицированного в стандарте. Скалярные выражения являются основой языка SQL, поскольку, хотя это реляционный язык, все условия, элементы списков выборки и т. д. базируются именно на скалярных выражениях. В SQL:1999 имеется несколько разновидностей скалярных выражений. К числу наиболее важных разновидностей относятся численные выражения; выражения со значениями-строками символов; выражения со значениями даты-времени; выражения со значениями-временными интервалами; булевские выражения. Мы не будем слишком глубоко вникать в тонкости, но тем не менее приведем некоторые базовые спецификации и пояснения.
Конечно, материал этой лекции опирается на разделы "Типы данных SQL" и "Неявные и явные преобразования типа или домена" лекции 11, в которых упоминались некоторые базовые операции над значениями типов данных SQL и обсуждался оператор CAST, позволяющий разрешенным образом изменять тип данных результата скалярного выражения.
Прежде чем перейти к конкретным видам скалярных выражений, рассмотрим некоторые наиболее общие языковые конструкции, на которых эти выражения базируются.
Общие синтаксические правила построения скалярных выражений
В SQL:2003 имеются девять разновидностей выражений в соответствии с девятью категориями типов данных, значения которых вырабатываются при вычислении выражения
value_expression ::=
numeric_value_expression
| string_value_expression
| datetime_value_expression
| interval_value_expression
| boolean_value_expression
| array_value_expression
| multiset_value_expression
| row_value_expression
| user_defined_value_expression
| reference_value_expression
Как уже отмечалось в начале этого раздела, мы ограничимся обсуждением первых пяти разновидностей выражений. В основе построения этих видов выражений лежит первичное выражение, определяемое следующим синтаксическим правилом:
value_expression_primary ::=
unsigned_value_specification
| column_reference
| set_function_specification
| scalar_subquery
| case_expression
| (value_expression)
| cast_specification
В пределах этого курса можно считать, что спецификация беззнакового значения (unsigned_value_specification) - это всегда литерал соответствующего типа или вызов ниладической функции (например, CURRENT_USER). При вычислении выражения V для строки таблицы каждая ссылка на столбец (column_reference) этой таблицы, непосредственно содержащаяся в V, рассматривается как ссылка на значение данного столбца в данной строке. Агрегатные функции (функции над множествами - set_function_specification) обсуждаются в следующих лекциях. Если первичное выражение является скалярным подзапросом (scalar_subquery, или подзапросом, результатом которого является таблица, состоящая из одной строки и одного столбца) и результат подзапроса пуст, то результат первичного выражения - неопределенное значение. (Подзапросы обсуждаются в следующей лекции, выражения с переключателем (case_expression) рассматриваются ниже в этом разделе.) Оператор явного преобразования типов (cast_specification) рассматривался в разделе "Неявные и явные преобразования типа или домена" лекции 11.
Численные выражения
Численное выражение - это выражение, значение которого относится к числовому типу данных. Вот формальный синтаксис численноговыражения:
numeric_value_expression> ::= numeric_term
| numeric_value_expression + term
| numeric_value_expression - term
numeric_term ::= numeric_factor
| numeric_term * numeric_factor
| numeric_term / numeric_factor
numeric_factor ::= [ { + | - } ] numeric_primary
numeric_primary ::= value_expression_primary
| numeric_value_function
Следует обратить внимание на то, что в численных выражениях SQL первичная составляющая (numeric_primary) является либо первичным выражением (см. выше), либо вызовом функции с численным значением (numeric_value_function). Из этого, в частности, следует, что в численные выражения могут входить выражения с переключателем и операции преобразования типов. Вызовы функций с численным значением определяются следующими синтаксическими правилами:
numeric_value_function ::=
POSITION (character_value_expression
IN character_value_expression)
|{CHAR_LENGTH | CHARACTER_LENGTH }
(string_value_expression)
| OCTET_LENGTH (string_value_expression)
| BIT_LENGTH (string_value_expression)
| EXTRACT ({ datetime_field | time_zone field }
FROM { datetime_value_expression
| interval_value_expression })
| CARDINALITY (array_value_expression
| multiset_value_expression)
| ABS (numeric_value_expression)
| MOD (numeric_value_expression)
Мы достаточно подробно обсуждали функции определения позиции и длины по отношению к символьным и битовым строкам при рассмотрении соответствующих типов данных; здесь приводится только уточненный синтаксис их вызова. Функция EXTRACT извлечения поля из значений дата-время или интервал позволяет получить в виде точного числа с масштабом 0 значение любого поля (года, месяца, дня и т. д.). Какой конкретный тип точных чисел будет выбран - определяется в реализации. Функцию CARDINALITY мы обсуждали в лекции 11. Функции ABS и MOD возвращают абсолютное значение числа и остаток от деления одного целого значения на другое соответственно.
Выражения, значениями которых являются символьные или битовые строки
Выражения символьных и битовых строк - это выражения, значениями которых являются символьные или битовые строки. Соответствующие конструкции определяются следующим синтаксисом:
string_value_expression ::= character_value_expression
| bit_value_expression
character_value_expression ::= сoncatenation
| character_factor
concatenation ::= character_value_expression || character_factor
character_factor ::= character_primary [ collate_clause ]
character_primary ::= value_expression_primary
| string_value_function
bit_value_expression ::= bit_concatenation
| bit_factor
bit_concatenation ::= bit_value_expression || bit_primary
bit_primary ::= value_expression_primary
| string value function
Если не вдаваться в тонкости, смысл выражений символьных и битовых строк понятен из описания синтаксиса: единственная применимая для построения выражений операция - это конкатенация, производящая "склейку" строк-операндов. Более важно то, что первичной составляющей выражения над строками может быть как первичное скалярное выражение (см. выше), так и вызов функций, возвращающих строчные значения. Репертуар и синтаксис вызова таких функций определяются следующими правилами:
string_value_function ::= character_value_function
| bit_value_function
character _value_function ::= SUBSTRING
(character _value_expression
FROM start_position
[ FOR string_length ])
| SUBSTRING (character _value_expression
SIMILAR character _value_expression
ESCAPE character_value_expression)
| { UPPER | LOWER }
(character_value_expression)
| CONVERT (character_value_expression
USING conversion_name)
| TRANSLATE (character_value_expression)
USING translation_name)
| TRIM ([ {LEADING | TRAILING | BOTH} ]
[ character_value_expression ]
[ character_value_expression ])
| OVERLAY (character_value_expression
PLACING character_value_expression
FROM start_position
[ FOR string_length ])
bit _value_function ::= SUBSTRING (bit_value_expression
FROM start_position
[ FOR string_length ])
start_position ::= numeric_value_expression
string length ::= numeric_value_expression
Основные полезные функции - выделение подстроки (SUBSTRING) и замена малых букв на заглавные и наоборот (UPPER и LOWER) - мы упоминали при рассмотрении типов символьных и битовых строк. Обсуждение функции SUBSTRING ... SIMILAR ... ESCAPE отложим до следующей лекции. Как видно из описания синтаксиса функций, возвращающих строчные значения, для символьных строк имеются еще три функции: CONVERT, TRANSLATE и TRIM. По смыслу все они очень просты. Функция CONVERT меняет кодировку символов в заданной строке, причем набор символов не меняется. Способ задания правил перекодировки определяется в реализации. Функция TRANSLATE, наоборот, в соответствии с правилами трансляции "переводит" текстовую строку на другой язык (используя набор символов целевого алфавита). Кодировка не меняется. Функция TRIM "отсекает" последовательности указанного символа в начале, в конце или в конце и начале заданной строки. Наконец, функция OVERLAY заменяет указанную подстроку первого операнда строкой, заданной в качестве второго операнда.

Выражения даты-времени
К выражениям даты-времени мы относим выражения, вырабатывающие значения типа дата-время и интервал. Выражения даты-времени определяются следующими синтаксическими правилами:
datetime_value_expression ::=
datetime_term
| interval_value_expression + datetime term
| datetime_value_expression + interval term
| datetime value expression - interval term
datetime_term ::= datetime_primary
[ AT { LOCAL | TIME ZONE interval_value_expression } ]
datetime_primary ::= value_expression_primary
| datetime_value_function
Как видно из описания синтаксиса, сами выражения строятся очень просто - на основе обычных арифметических операций. Снова более интересны первичные составляющие - вызовы функций, возвращающих значение дата-время. Эти вызовы определяются следующим синтаксисом:
datetime_value_function ::= CURRENT_DATE
| CURRENT_TIME [ (precision) ]
| LOCALTIME [ (precision) ]
| CURRENT_TIMESTAMP [ (precision) ]
| LOCALTIMESTAMP [ (precision) ]
Видимо, приведенные синтаксические правила не нуждаются в комментариях: можно получить текущую дату, а также текущее время с желаемой точностью. Отличие функций LOCALTIME и LOCALTIMESTAMP от CURRENT_TIME и CURRENT_TIMESTAMP, соответственно, состоит в том, что первая пара функций не возвращает смещение локального времени от Гринвича.
Синтаксис выражений со значениями типа интервал определяется следующими правилами:
interval_value_expression ::=
interval_term
| interval_value_expression + interval term
| interval_value_expression - interval term
| (datetime value expression - datetime term)
interval_qualifier
interval_term ::= interval_factor
| interval_term * numeric_factor
| interval_term / numeric_factor
| numeric_term * interval_factor

interval_factor ::= [ { + | - } ]
interval_primary [ <interval qualifier> ]
interval_primary ::= value_expression_primary
| interval_value_function
Как видно из приведенных правил, выражения со значениями типа интервал устроены очень просто; почти вся содержательная информация была приведена при обсуждении соответствующего типа данных. Стоит только заметить, что квалификатор интервала указывается для того, чтобы явно специфицировать единицу измерения интервала. Поддерживается только одна функция ABS (абсолютное значение), аргументом которой является выражение со значением типа интервал.
Булевские выражения
К булевским выражениям относятся выражения, вырабатывающие значения булевского типа (напомним, что булевский тип языка SQL содержит три логических значения - true, false и unknown). Булевские выражения определяются следующими синтаксическими правилами:
boolean_value_expression ::= boolean_term
| boolean_value_expression OR boolean_term
boolean_term ::= boolean_factor
| boolean_term AND boolean_factor
boolean_factor ::= [ NOT ] boolean_test
boolean_test ::= boolean_primary [ IS [ NOT ] truth_value ]
truth_value ::= TRUE | FALSE | UNKNOWN
boolean_primary ::= predicate
| (boolean_value_expression)
| value_expression_primary
Выражения вычисляются слева направо с учетом приоритетов операций (наиболее высокий приоритет имеет унарная операция NOT, следующим уровнем приоритета обладает "мультипликативная" операция конъюнкции AND, и самый низкий приоритет у "аддитивной" операции дизъюнкции OR) и круглых скобок. Операции IS и IS NOT определяются следующими таблицами истинности:


IS

TRUE

FALSE

UNKNOWN

TRUE

TRUE

FALSE

FALSE

FALSE

FALSE

TRUE

FALSE

UNKNOWN

FALSE

FALSE

TRUE

IS NOT

TRUE

FALSE

UNKNOWN

TRUE

FALSE

TRUE

TRUE

FALSE

TRUE

FALSE

TRUE

UNKNOWN

TRUE

TRUE

FALSE

Выражения с переключателем
Выражения с переключателем в некотором смысле ортогональны рассмотренным выше видам выражений, поскольку разные выражения с переключателем могут вырабатывать значения разных типов в зависимости от типа данных элементов. Поскольку мы еще вообще не рассматривали этот вид выражений, обсудим их более подробно. Как обычно, начнем с синтаксиса:
case_expression ::= case_abbreviation
| case_specification

case_abbreviation ::= NULLIF (value_expression , value_expression)
| COALESCE (value_expression_comma_list)
case specification ::= simple_case | searched_case

simple_case ::= CASE value_expression simple_when_clause_list
[ ELSE value_expression ] END

searched_case ::= CASE searched_when_clause_list
[ ELSE value_expression ] END
simple_when_clause ::= WHEN value_expression
THEN value_expression
searched_when_clause ::= WHEN conditional_expression
THEN value_expression
Наиболее общим видом выражения с переключателем является выражение с поисковым переключателем (searched_case). Правила вычисления выражений этого вида состоят в следующем. Вычисляется логическое выражение, указанное в первом разделе WHEN списка (searched_when_clause_list). Если значение этого логического выражения равняется true, то значением всего выражения с поисковым переключателем является значение выражения, указанного в первом разделе WHEN после ключевого слова THEN. Иначе аналогичные действия производятся для второго раздела WHEN и т. д. Если ни для одного раздела WHEN при вычислении логического выражения не было получено значение true, то значением всего выражения с поисковым переключателем является значение выражения, указанного в разделе ELSE. Типы всех выражений, значения которых могут являться результатом выражения с поисковым переключателем, должны быть совместимыми, и типом результата является "наименьший общий" тип набора типов выражений-кандидатов на выработку результата. Если в выражении отсутствует раздел ELSE, предполагается наличие раздела ELSE NULL.
В выражении с простым переключателем (simple_case) тип данных операнда переключателя (выражения, непосредственно следующего за ключевым словом CASE, назовем его CO - Case Operand) должен быть совместим с типом данных операнда каждого варианта (выражения, непосредственно следующего за ключевым словом WHEN; назовем WO - When Operand). Выражение с простым переключателем
CASE CO WHEN WO1 THEN result1
WHEN WO2 THEN result2
. . . . . . .
WHEN WOn THEN resultn
ELSE result
END
эквивалентно выражению с поисковым переключателем
CASE WHEN CO = WO1 THEN result1
WHEN CO = WO2 THEN result2
. . . . . . .
WHEN CO = WOn THEN resultn
ELSE result
END
Выражение NULLIF (V1, V2) эквивалентно следующему выражению с переключателем:
CASE WHEN V1 = V2 THEN NULL ELSE V1 END.
Выражение COALESCE (V1, V2) эквивалентно следующему выражению с переключателем:
CASE WHEN V1 IS NOT NULL THEN V1 ELSE V2 END.
Выражение COALESCE (V1, V2, . . . Vn) для n 3 эквивалентно следующему выражению с переключателем:
CASE WHEN V1 IS NOT NULL THEN V1 ELSE COALESCE (V2,... n) END.

Общая структура оператора выборки в языке SQL
Для выборки данных в прямом SQL используется оператор SELECT, возвращающий набор из одной или нескольких строк одинаковой структуры и задаваемый в следующем синтаксисе:
SELECT [ ALL | DISTINCT ] select_item_commalist
FROM table_reference_commalist
[ WHERE conditional_expression ]
[ GROUP BY column_name_commalist ]
[ HAVING conditional_expression ]
[ ORDER BY order_item_commalist ]
Семантика оператора выборки
Для начала опишем общую схему выполнения оператора SELECT в соответствии с предписаниями стандарта. Выполнение запроса состоит из нескольких шагов, соответствующих разделам оператора выборки. На первом шаге выполняется раздел FROM. Если список ссылок на таблицы (table_reference_commalist) этого раздела соответствует таблицам A, B, … C, то в результате выполнения раздела FROM образуется таблица (назовем ее T), являющаяся расширенным декартовым произведением таблиц A, B, …, C. Если в разделе FROM указана только одна таблица, то она же и является результатом выполнения этого раздела. Как говорилось в лекции 3, в реляционной алгебре для корректного выполнения операции взятия расширенного декартова произведения отношений в общем случае требуется применение операции переименования атрибутов. Соответствующие возможности переименования столбцов таблиц, указанных в списке раздела FROM, поддерживаются и в SQL. Альтернативный способ именования столбцов результирующей таблицы T основывается на использовании квалифицированных имен столбцов. Идея этого подхода (более раннего в истории SQL) заключается в том, что с любой таблицей, ссылка на которую содержится в списке раздела FROM, можно связать некоторое имя-псевдоним (в стандарте оно называется correlation name). Тогда если с такой таблицей A связан псевдоним Z, то в пределах оператора выборки можно ссылаться на любой столбец a таблицы A по квалифицированному имени Z.a. Мы обсудим это подробнее в следующем подразделе. Пока же будем считать, что имена всех столбцов таблицы T определены и различны.
На втором шаге выполняется раздел WHERE. Условное выражение (conditional_expression) этого раздела применяется к каждой строке таблицы T, и результатом является таблица T1, содержащая те и только те строки таблицы T, для которых результатом вычисления условного выражения является true. (Заголовки таблиц T и T1 совпадают.) Если раздел WHERE в операторе выборки отсутствует, то это трактуется как наличие раздела WHERE true, т. е. T1 содержит те и только те строки, которые содержатся в таблице T. Обратите внимание на разницу в трактовке логических выражений в операторах выборки и в табличных ограничениях целостности. Логическое выражение раздела WHERE (и раздела HAVING) оператора выборки разрешает выборку строки в том и только в том случае, когда результатом вычисления логического выражения на данной строке является true (значения false и uknown не являются разрешающими). Логическое выражение табличного ограничения целостности запрещает наличие строки в таблице в том и только в том случае, когда результатом вычисления логического выражения на данной строке является false (значения true и uknown не являются запрещающими).
Если в операторе выборки присутствует раздел GROUP BY, то он выполняется на третьем шаге. Каждый элемент списка имен столбцов (column_name_commalist), указываемого в этом разделе, должен быть одним из имен столбцов таблицы T1. В результате выполнения раздела GROUP BY образуется сгруппированная таблица T2, в которой строки таблицы T1 расставлены в минимальное число групп, таких, что во всех строках одной группы значения столбцов, указанных в списке имен столбцов раздела GROUP BY (столбцов группировки), одинаковы. Заметим, что сгруппированные таблицы не могут являться окончательным результатом оператора выборки. Они существуют только на концептуальном уровне на стадии выполнения запроса, содержащего раздел GROUP BY.
Если в операторе выборки присутствует раздел HAVING, то он выполняется на следующем шаге. Условное выражение этого раздела применяется к каждой группе строк таблицы T2, и результатом является сгруппированная таблица T3, содержащая те и только те группы строк таблицы T2, для которых результатом вычисления условного выражения является true. Условное выражение раздела HAVING строится по синтаксическим правилам, общим для всех условных выражений, но обладает той спецификой, что применяется к группам строк, а не к отдельным строкам. Поэтому предикаты, из которых строится это условное выражение, должны быть предикатами на группу в целом. В них могут использоваться имена столбцов группировки (инварианты группы) и так называемые агрегатные функции (COUNT, SUM, MIN, MAX, AVG) от других столбцов. Мы обсудим агрегатные функции более подробно в следующих лекциях.
При наличии в запросе раздела HAVING, которому не предшествует раздел GROUP BY, таблица T1 рассматривается как сгруппированная таблица, состоящая из одной группы строк, без столбцов группирования. В этом случае логическое выражение раздела HAVING может состоять только из предикатов с агрегатными функциями, а результат вычисления этого раздела T3 либо совпадает с таблицей T1, либо является пустым.
Если в операторе выборки присутствует раздел GROUP BY, но отсутствует раздел HAVING, то это трактуется как наличие раздела HAVING true, т. е. T3 содержит те и только те группы строк, которые содержатся в таблице T2.
После выполнения раздела WHERE (если в запросе отсутствуют разделы GROUP BY и HAVING, случай (a)) или явно или неявно заданного раздела HAVING (случай (b)) выполняется раздел SELECT. При выполнении этого раздела на основе таблицы T1 в случае (a) или на основе сгруппированной таблицы T3 в случае (b) строится таблица T4, содержащая столько строк, сколько строк или групп строк содержится в таблицах T1 или T3 соответственно. Число столбцов в таблице T4 зависит от числа элементов в списке элементов выборки (select_item_commalist) и от вида элементов.
Рассмотрим, каким образом формируются значения столбцов в таблице T4. Элемент списка выборки может задаваться одним из двух способов:
select_item ::= value_expression [ [ AS ] column_name ]
| [ correlation_name . ] *
Сначала обсудим первый вариант. В этом случае каждый элемент списка элементов выборки соответствует столбцу таблицы T4. Столбцу может быть явным образом приписано имя (когда и зачем могут использоваться имена таблицы T4, мы обсудим позже). Порядок формирования значения этого столбца для выделенных выше случаев (a) и (b) различается, и мы рассмотрим подобные случаи по отдельности.
В случае (a) выражение, содержащееся в элементе выборки, может содержать литеральные константы и вызовы функций со значениями соответствующих типов (в том числе ниладические). Кроме того, в выражении могут использоваться имена столбцов таблицы T1. Выражение вычисляется для каждой строки таблицы T1, и именам столбцов соответствуют значения этих столбцов в данной строке таблицы T1.
В случае (b), как и в случае (a), выражение, содержащееся в элементе выборки, может содержать литеральные константы и вызовы функций. Но, в отличие от случая (a), в выражение могут входить непосредственно имена только тех столбцов таблицы T3, которые входили в список столбцов группировки раздела GROUP BY оператора выборки. (Если сгруппированная таблица T3 была образована за счет наличия раздела HAVING без присутствия раздела GROUP BY, то в выражении элемента выборки вообще нельзя непосредственно использовать имена столбцов таблицы T3). Имена других столбцов таблицы T3 могут использоваться только в конструкциях вызова агрегатных функций COUNT, SUM, MIN, MAX, AVG. Выражение вычисляется для каждой группы строк таблицы T3. Именам столбцов, входящих в выражение непосредственно, сопоставляются значения этих столбцов, которые соответствуют данной группе зстрок таблицы T3.
Во втором варианте спецификация элемента списка выборки вида [ Z. ]* является сокращенной формой записи списка Z.a1, Z.a2, …, Z.an, где a1, a2, …, an представляет собой полный список имен столбцов таблицы, псевдоним которой Z. Следует сделать три замечания. Во-первых, для именованной таблицы, входящей в список раздела FROM только один раз, можно использовать имя таблицы вместо псевдонима. Во-вторых, во втором варианте спецификации элемента списка выборки можно опустить псевдоним только в том случае, если в разделе FROM указана только одна таблица. В-третьих, в случае (b) второй вариант спецификации элемента выборки допустим только тогда, когда все столбцы таблицы с псевдонимом Z входят в список столбцов группировки раздела GROUP BY.
Итак, мы получили таблицу T4. Если в спецификации раздела SELECT отсутствует ключевое слово DISTINCT, или присутствует ключевое слово ALL, либо отсутствуют и ALL, и DISTINCT, то T4 является результатом выполнения раздела SELECT. В противном случае на завершающей стадии выполнения раздела SELECT в таблице T4 удаляются строки-дубликаты.
Если в операторе выборки не содержится раздел ORDER BY, то таблица T4 является результирующей таблицей запроса. Иначе на завершающей стадии выполнения запроса производится сортировка строк таблицы T4 в соответствии со списком элементов сортировки (order_item_commalist) раздела ORDER BY. В стандарте SQL:1999 элемент списка элементов сортировки имеет следующую синтаксическую форму:
order_item ::= value_expression [ collate_clause ]
[ { ASC | DESC } ]
Выполнение раздела ORDER BY производится следующим образом.Выбирается первый элемент списка сортировки, и строки таблицы T4 расставляются в порядке возрастания (если в элементе присутствует спецификация ASC; при отсутствии спецификации ASC/DESC предполагается наличие ASC) или в порядке убывания (при наличии спецификации DESC) в соответствии со значениями выражения, содержащегося в данном элементе, которые вычисляются для каждой строки таблицы T4. Далее выбирается второй элемент списка сортировки, и в соответствии со значениями заданного в нем выражения и порядка сортировки расставляются строки, которые после первого шага сортировки образовали группы с одинаковым значением выражения первого элемента списка сортировки. Операция продолжается до исчерпания списка элементов сортировки. Результирующий отсортированный список строк является окончательным результатом запроса.
В общем случае выражение, входящее в элемент списка сортировки, основывается на именах столбцов таблицы T4 и именах столбцов таблицы, над которой вычислялся раздел SELECT (T1 или T3). Идея состоит в том, что если некоторое выражение могло бы быть использовано в элементе списка выборки, то его можно использовать в элементе списка сортировки. В стандарте SQL:1999 присутствует ряд чисто технических ограничений на вид выражений, допустимых в элементах списка сортировки, если в запросе присутствуют разделы GROUP BY и/или HAVING и если в разделе SELECT присутствует спецификация DISTINCT. Но в любом случае это выражение может иметь вид a, где a - имя столбца таблицы T4.
Заметим, что в предыдущих версиях стандарта языка SQL, включая SQL/92, элемент списка сортировки определялся следующим синтаксическим правилом:
order_item ::= { column_name | unsigned_integer }
[ { ASC | DESC } ]
В качестве имени столбца (column_name) можно было использовать любое имя, вводимое для столбца таблицы T4 в элементе списка выборки. Вместо имени столбца можно было использовать его порядковый номер (unsigned_integer) в списке элементов выборки раздела SELECT. Как мы видели, в новом стандарте вторая возможность исключена. Доводом является не тот факт, что использование номеров столбцов противоречит реляционной модели. Использование номеров столбцов запрещено, поскольку не давало возможности применять в элементах списка сортировки выражения. Тем не менее, по нашему мнению, возможность использования номеров столбцов в течение долгого времени будет продолжать поддерживаться в коммерческих реализациях SQL, поскольку она применяется во многих существующих приложениях.

Ссылки на таблицы раздела FROM
Напомним, что раздел FROM оператора выборки определяется синтаксическим правилом
FROM table_reference_commalist
Рассмотрим более подробно, какой вид могут иметь элементы этого списка. Для начала приведем полный набор синтаксических правил SQL:1999, определяющий table_reference.
table_reference ::= table_primary | joined_table
table_primary ::= table_or_query_name [ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| derived_table [ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| lateral_derived_table [ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| collection_derived_table [ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| ONLY (table_or_query_name)[ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| (joined_table)
table_or_query_name ::= { table_name | query_name }
derived_table ::= (query_expression)
lateral_derived_table ::= LATERAL (query_expression)
collection_derived_table ::= UNNEST
(collection_value_exression) [ WITH ORDINALITY ]
Мы отложим до следующих лекций обсуждение порождаемых таблиц с горизонтальной связью (lateral_derived_table) и "соединенных таблиц" (joined_table). Кроме того, мы не будем рассматривать в этом курсе конструкции collection_derived_table и ONLY (table_or_query_name), поскольку они относятся к объектным расширениям языка SQL, которые в данном курсе подробно не рассматриваются (на неформальном уровне объектно-реляционный подход обсуждается в последней лекции этого курса). Но даже при таких самоограничениях для дальнейшего продвижения нам придется определить несколько дополнительных синтаксических конструкций языка SQL.
Табличное выражение, спецификация запроса и выражение запросов
Табличным выражением (table_expression) называется конструкция
table_expression ::= FROM table_reference_commalist
[ WHERE conditional_expression ]
[ GROUP BY column_name_commalist ]
[ HAVING conditional_expression ]
Спецификацией запроса (query_specification) называется конструкция
query_specification SELECT [ ALL | DISTINCT ]
select_item_commalist table_expression
Наконец, выражением запросов (query_expression) называется конструкция
query_expression ::= [ with_clause ] query_expression_body
query_expression_body ::= { non_join_query_expression
| joined_table }
non_join_query_expression ::= non_join_query_term
| query_expression_body
{ UNION | EXCEPT }[ ALL | DISTINCT ]
[ corresponding_spec ] query_term
query_term ::= non_join_query_term | joined_table
non_join_query_term ::= non_join_query_primary
| query_term INTERSECT [ ALL | DISTINCT ]
[ corresponding_spec ] query_primary
query_primary ::= non_join_query_primary | joined_table
non_join_query_primary ::= simple_table
| (non_join_query_expression)
simple_table ::= query_specification
| table_value_constructor
| TABLE table_name
corresponding_spec ::= CORRESPONDING
[ BY column_name_comma_list ]
Если не обращать внимания на не обсуждавшиеся пока конструкции joined_table и table_value_constructor, синтаксические правила показывают, что выражение запросов строится из выражений, значениями которых являются таблицы, с использованием "теоретико-множественных"операций UNION (объединение), EXCEPT (вычитание) и INTERSECT (пересечение). Операция пересечения является "мультипликативной" и обладает более высоким приоритетом, чем "аддитивные" операции объединения и вычитания. Вычисление выражения производится слева направо с учетом приоритетов операций и круглых скобок. При этом действуют следующие правила.

  • Если выражение запросов не включает ни одной теоретико-множественной операции, то результатом вычисления выражения запросов является результат вычисления простой или соединенной таблицы.
  • Если в терме (non_join_query_term) или выражении запросов (non_join_query_expression) без соединения присутствует теоретико-множественная операция, то пусть T1, T2 и TR обозначают соответственно первый операнд, второй операнд и результат терма или выражения соответственно, а OP - используемую теоретико-множественную операцию.
  • Если в операции присутствует спецификация CORRESPONDING, то:
    1. если присутствует конструкция BY column_name_comma_list, то все имена в этом списке должны быть различны, и каждое имя должно являться одновременно именем некоторого столбца таблицы T1 и именем некоторого столбца таблицы T2, причем типы этих столбцов должны быть совместимыми; обозначим данный список имен через SL;
    2. если список соответствия столбцов не задан, пусть SL обозначает список имен столбцов, являющихся именами столбцов и в T1, и в T2, в том порядке, в котором эти имена фигурируют в T1;
    3. вычисляемые терм или выражение запросов без соединения эквивалентны выражению (SELECT SL FROM T1) OP (SELECT SL FROM T2), не включающему спецификацию CORRESPONDING.
  • При отсутствии в операции спецификации CORRESPONDING операция выполняется таким образом, как если бы эта спецификация присутствовала и включала конструкцию BY column_name_comma_list, в которой были бы перечислены все столбцы таблицы T1.
  • При выполнении операции OP две строки s1 с именами столбцов c1, c2, …, cn и s2 с именами столбцов d1, d2, …, dn считаются строками-дубликатами, если для каждого I (i = 1, 2, …, n) либо ci и di не содержат NULL, и (ci = di) = true, либо и ci, и di содержат NULL.
  • Если в операции OP не задана спецификация ALL, то в TR строки-дубликаты удаляются.
  • Если спецификация ALL задана, то пусть s - строка, являющаяся дубликатом некоторой строки T1, или некоторой строки T2, или обеих; пусть m - число дубликатов s в T1, а n - число дубликатов s в T2. Тогда:
    • если указана операция UNION, то число дубликатов s в TR равно m + n;
    • если указана операция EXCEPT, то число дубликатов s в TR равно max ((m-n),0);
    • если указана операция INTERSECT, то число дубликатов s в TR равно min (m,n).

Раздел WITH выражения запросов
Как видно из синтаксиса выражения запросов, в этом выражении может присутствовать раздел WITH. Он задается в следующем синтаксисе:
with_clause ::= WITH [ RECURSIVE ] with_element_comma_list
with_element ::= query_name [ (column_name_list) ]
AS (query_expression) [ search_or_cycle_clause ]
Общую форму раздела WITH мы обсудим в следующих лекциях, когда будем рассматривать средства формулировки рекурсивных запросов. Пока ограничимся случаем, когда в разделе WITH отсутствуют спецификация RECURSIVE и search_or_cycle_clause. Тогда конструкция
WITH query_name (c1, c2, ѕ cn) AS (query_exp_1) query_exp_2
означает, что в любом месте выражения запросов query_exp_2, где допускается появление ссылки на таблицу, можно использовать имя query_name. Можно считать, что перед выполнением query_exp_2 происходит выполнение query_exp_1, и результирующая таблица с именами столбцов c1, c2, … cn сохраняется под именем query_name. Как мы увидим позже, в этом случае раздел WITH фактически служит для локального определения представляемой таблицы (VIEW).

Конструкторы значения строки и таблицы
Чтобы завершить обсуждение выражений запросов (с учетом того, что конструкция соединенных таблиц (joined_table) отложена на следующие лекции), нам осталось рассмотреть конструкции table_value_constructor и TABLE table_name.
В определении конструктора значения-таблицы используется конструктор значения-строки, который строит упорядоченный набор скалярных значений, представляющий строку (возможно и использование подзапроса):
row_value_constructor ::= row_value_constructor_element
| [ ROW ] (row_value_constructor_element_comma_list)
| row_subquery
row_value_constructor_element ::= value_expression | NULL | DEFAULT
Заметим, что значение элемента по умолчанию можно использовать только в том случае, когда конструктор значения-строки применяется в операторе INSERT (тогда этим значением будет значение по умолчанию соответствующего столбца).
Конструктор значения-таблицы производит таблицу на основе заданного набора конструкторов значений-строк:
table_value_constructor ::= VALUES
row_value_constructor_comma_list
Конечно, для того чтобы корректно построить таблицу, требуется, чтобы строки, производимые всеми конструкторами строк, были одной и той же степени и чтобы типы (или домены) соответствующих столбцов являлись приводимыми.
Наконец, конструкция TABLE table_name является сокращенной формой записи выражения SELECT * FROM table_name.
Ссылки на базовые, представляемые и порождаемые таблицы
Теперь мы можем завершить обсуждение разновидностей ссылок на таблицу в разделе FROM. Для удобства повторим синтаксические правила (опустив конструкции, рассмотрение которых отложено на следующие лекции или выходит за пределы материала данного курса):
table_reference ::= table_primary
table_primary ::= table_or_query_name [ [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ] ]
| derived_table [ AS ] correlation_name
[ (derived_column_list) ]
table_or_query_name ::= { table_name | query_name }
derived_table ::= (query_expression)
Итак, в самом простом случае в качестве ссылки на таблицу используется имя таблицы (базовой или представляемой) или имя запроса, присоединенного к данному запросу с помощью раздела WITH. В другом случае (derived_table) порождаемая таблица задается выражением запроса, заключенным в круглые скобки. Явное указание имен столбцов результата запроса из раздела WITH или порождаемой таблицы требуется в том случае, когда эти имена не выводятся явно из соответствующего выражения запроса. Обратите внимание, что в таких случаях в соответствующем элементе списка раздела FROM должен указываться псевдоним (correlation_name), потому что иначе таблица была бы вообще лишена имени. Можно считать, что выражение запроса вычисляется и сохраняется во временной таблице при обработке раздела FROM.
Возможно, некоторых читателей смутила рекурсивная природа синтаксических определений, приведенных в этом подразделе. Чтобы определить понятие ссылки на таблицу в разделе FROM оператора выборки, который опирается на спецификацию запроса, нам пришлось ввести более общее понятие выражения запросов, в определении которого используется спецификация запроса. Да, действительно, многие синтаксические конструкции SQL определяются рекурсивно. Но эта рекурсия никогда не приводит к зацикливанию. В частности, раскрутка рекурсии операторов выборки основывается на базовой, не выделяемой отдельными синтаксическими правилами форме, в которой в разделе FROM указываются только имена базовых таблиц.
Представляемые таблицы, или представления (VIEW)
Еще одним примером рекурсивности спецификаций языка SQL является то, что в конце этой лекции мы вынуждены прервать обсуждение оператора выборки и ввести понятие представляемой таблицы, или представления, которую можно использовать в операторе выборки наряду с базовыми таблицами. Только после этого можно будет считать обсуждение ссылок на таблицы в разделе FROM условно завершенным. Итак, оператор создания представления в общем случае определяется следующими синтаксическими правилами:
create_view ::= CREATE [ RECURSIVE ] VIEW table_name
[ column_name_comma_list ]
AS query_expression
[ WITH [ CASCADED | LOCAL ] CHECK OPTION ]
Рекурсивные представления (такие, в определении которых присутствует ключевое слово RECURSIVE) и необязательный раздел WITH CHECK OPTION мы обсудим в следующих лекциях (пока лишь заметим, что этот раздел связан с особенностями выполнения операций обновления базы данных через представления). Здесь мы кратко рассмотрим только простую форму представлений, определяемых по следующим правилам:
create_view ::= CREATE VIEW table_name
[ column_name_comma_list ]
AS query_expression
Имя таблицы, задаваемое в определении представления, существует в том же пространстве имен, что и имена базовых таблиц, и, следовательно, должно отличаться от всех имен таблиц (базовых и представляемых), созданных тем же пользователем. Если имя представления встречается в разделе FROM какого-либо оператора выборки, то вычисляется выражение запроса, указанное в разделе AS, и оператор выборки работает с результирующей таблицей этого выражения запроса.Явное указание имен столбцов представляемой таблицы требуется в том случае, когда эти имена не выводятся из соответствующего выражения запроса.
Как и для всех других вариантов оператора CREATE, для CREATE VIEW имеется обратный оператор DROP VIEW table_name, выполнение которого приводит к отмене определения представления (реально это выражается в удалении данных о представлении из таблиц-каталогов базы данных). После выполнения операции пользоваться представлением с данным именем становится невозможно.
Заключение
В ходе чтения лекций, посвященных оператору SELECT языка SQL, мне неоднократно случалось слышать жалобы студентов на сухость начального материала и отсутствие иллюстрирующих примеров. Однако я не встречал ни одного учебного пособия по языку SQL, основанного на примерах (среди многочисленных изданий типа "SQL за 24 часа", "SQL для чайников" и даже "SQL для идиотов"), который действительно давал бы представление об SQL как языке, а не служил инструкцией армейского типа.
Сложность организации оператора выборки не позволяет сразу начинать с полноценных примеров, а для демонстрации примеров промежуточных конструкций требуется создание неприемлемо громоздкого контекста. Поэтому могу лишь принести извинения за некоторую сухость этой лекции.
С другой стороны, теперь мы уже вплотную подошли к тому этапу, на котором возможно использование иллюстраций, и в следующих лекциях их будет достаточно, хотя проиллюстрировать все интересные разновидности оператора SELECT все равно не представляется возможным, поскольку число вариантов близко к астрономическому.

 

 
На главную | Содержание | < Назад....Вперёд >
С вопросами и предложениями можно обращаться по nicivas@bk.ru. 2013 г.Яндекс.Метрика