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【数据库系统概论】第3章 关系数据库标准语言SQL（二）数据查询（超详细）

article 2024/12/26 12:19:44

目录

一、单表查询

1. 简单的数据查询

（1）选择表中若干列

（2）选择表中若干行（元祖）

2. 聚合函数与分组查询

聚集函数

GROUP BY分组查询

二、联接查询

1、连接概述

2. 内联接（INNER JOIN）

3. 左外联接（LEFT JOIN 或 LEFT OUTER JOIN）

4. 右外联接（RIGHT JOIN 或 RIGHT OUTER JOIN）

5. 全外联接（FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN）

6. 连接两个以上的表

7.交叉连接（Cross Join）

8. 自联接（Self-Join）

三、集合查询

并集（UNION）

交集（INTERSECT）

差集（EXCEPT）

四、子查询

1.子查询介绍

2. 嵌套子查询

(1) 返回单个值

(2) 返回一个值列表

3.把子查询作为派生表

4. 相关子查询

5. 使用EXISTS操作符

带有EXISTS谓词的子查询

不同形式的查询间的替换

用EXISTS/NOT EXISTS实现全称量词∀（难点）

用EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴涵（难点） 

五、在查询的基础上创建新表

  数据查询操作select语句的格式【总结】

数据查询的语句格式（先大概知道一下要学的整体内容）

SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式> [别名], -- 选择列，ALL 所有，DISTINCT 返回唯一记录
       [, <目标列表达式> [别名]] …              -- 可以选择多个列，并可为每列指定别名

FROM <表名或视图名> [别名],                     -- 指定数据来源的表或视图，给表/视图起别名
      [, <表名或视图名> [别名]] …              -- 可从多个表/视图中选择数据，使用逗号分隔
     | (<SELECT语句>) [AS] <别名>   -- 在 FROM 子句中嵌套其他 SELECT 查询，并为其指定别名

[WHERE <条件表达式>]
                             -- 可选，用于筛选符合特定条件的记录
[GROUP BY <列名1> [HAVING <条件表达式>]]       -- 可选，按指定列进行分组，HAVING 用于对分组后的结果进行筛选

[ORDER BY <列名2> [ASC|DESC]]   -- 可选，用于对结果进行排序，ASC 表示升序，DESC 表示降序

LIMIT <行数1> [OFFSET <行数2>];       -- 限制返回的记录数量，OFFSET 指定从哪条记录开始返回

SELECT语句：指定要显示的属性列

FROM子句：指定查询对象（基本表或视图）

WHERE子句：指定查询条件

GROUP BY子句：结果按照<列名1>的值进行分组，该属性列值相等的元组为一个组，通常在每组中作用聚集函数。

HAVING短语：只有满足指定条件的组才予以输出

ORDER BY子句：对查询结果表按<列名1>的值的升序或降序排序

LIMIT子句:限制SELECT语句查询结果的数量为<行数1>行，OFFSET <行数2>，表示在计算<行数1>行前忽略<行数2>行

上面内容会在后文详细讲解

一、单表查询

1. 简单的数据查询

（1）选择表中若干列

检索表中的指定列

SELECT 列名1, 列名2, 列名3  -- 选择指定的列
FROM 表名;                  -- 从指定的表中查询

检索表中的所有列

SELECT * FROM 表名;

星号（*）表示选择所有字段

使用计算列

SELECT 列名, 计算表达式 AS 别名 FROM 表名;

在SELECT语句中进行计算并为结果指定一个别名

在SELECT子句中，目标列表达式不仅限于列名，还可以是：

  • 算术表达式：比如列名1 + 列名2，可以用来进行简单的数学计算。

  • 字符串常量：例如，你可以使用字符串直接显示特定信息，如SELECT 'Hello, World!' AS 问候;。

  • 函数：例如聚合函数COUNT(), SUM(), AVG()等，可以用于数据汇总。

    • LOWER()：字符串函数，接受一个字符串参数并返回该字符串的全部小写形式

    • GetDate() 获取当前日期和时间的函数

（2）选择表中若干行（元祖）

DISTINCT消除重复行

SELECT DISTINCT 列名1, 列名2, ... 
FROM 表名;

如果指定了多个列，只有所有列的组合都是相同的，才会被视为重复。DISTINCT 确保查询结果的唯一性。

  • SELECT ALL：这是SQL查询的默认行为，表示查询结果将包括所有行，不会去除重复的记录。

  • SELECT DISTINCT：明确要求去除结果中的重复行

TOP n/ TOP n percent限制返回的行数

返回结果集中前 n 行数据

SELECT TOP n 列名1, 列名2, ...
FROM 表名;

返回结果集中前 n 百分比的行数据

SELECT TOP n PERCENT 列名1, 列名2, ...
FROM 表名;

TOP 关键字是能够快速限制结果集的大小，根据需要灵活地获取数据。

ORDER BY 对查询结果排序

SELECT 列名1, 列名2, ...
FROM 表名
ORDER BY 列名1 [ASC|DESC], 列名2 [ASC|DESC], ...;

  • ASC：按升序排序（默认）

  • DESC：按降序排序

ORDER BY 子句必须在 SELECT 查询的最后部分

查询满足条件的行

WHERE 子句：用于指定条件，从而筛选出符合条件的行

SELECT 列名1, 列名2, ... 
FROM 表名 
WHERE 条件;

常用的查询条件 

查询条件

谓词

比较

=，>，<，>=，<=，!=，<>，!>，!<；NOT+上述比较运算符

确定范围

BETWEEN AND，NOT BETWEEN AND

确定集合

IN，NOT IN

字符匹配

LIKE，NOT LIKE

空值

IS NULL，IS NOT NULL

多重条件

（逻辑运算）

AND，OR，NOT

比较条件

示例：查询工资大于5000的员工

SELECT * 
FROM Employee 
WHERE Salary > 5000;

筛选数值范围【BETWEEN ... AND .../NOT BETWEEN ... AND ...】

SELECT 列名1, 列名2, ...
FROM 表名
WHERE 列名 (NOT) BETWEEN 值1 AND 值2;

 选择在 (不在)指定范围内的记录，包括边界值  

确定集合【IN /NOT IN】

SELECT 列名1, 列名2, ...
FROM 表名
WHERE 列名 (NOT) IN (值1, 值2, ...);

模式匹配【LIKE/NOT LIKE】

SELECT 列名1, 列名2, ...
FROM 表名
WHERE 列名 (NOT) LIKE '匹配串';

 匹配串：用于定义搜索模式的字符串，可以是固定字符串，也可以包含通配符

  • 固定字符串：如 DB_Design，表示完全匹配这个字符串。

  • 含通配符的字符串：如 DB% 或 DB_，表示匹配以 DB 开头的任意字符串，或者是 DB 后面有一个任意字符的字符串。

通配符

使用换码字符转义通配符

当匹配串中需要包含通配符（如 % 或 _）作为普通字符时，可以使用换码字符（ESCAPE）进行转义

示例 ：查询以 DB_ 开头，且倒数第三个字符为 i 的课程的详细情况

SELECT *
FROM Course 
WHERE Cname LIKE 'DB＼_%i__' ESCAPE '＼';

  • 第一个 _ 前面的 ＼ 将其转义为普通字符，所以这里表示 DB_ 后面可以有任意长度的字符。

  • i 后面的两个 _ 没有换码字符，仍作为通配符，表示后面可以有任意单个字符

涉及空值的查询 【 IS NULL/IS NOT  NULL】

检查某列的值是否为 NULL。NULL 表示缺失或未知的值

--[例]  查所有有成绩的学生学号和课程号
SELECT Sno，Cno
FROM SC
WHERE Grade IS NOT NULL;

IS 不能用 = 代替：在 SQL 中，使用 = 来比较 NULL 值会导致错误，因为 NULL 不是一个具体的值，而是一个表示缺失的状态。因此，应该使用 IS NULL 或 IS NOT NULL。

 逻辑运算符

  • AND：返回满足所有条件的行

  • OR：返回满足任一条件的行

  • NOT：返回不满足指定条件的行

求值顺序是：首先计算 NOT 表达式的值，然后计算 AND 表达式的值，最后计算 OR 表达式的值。

2. 聚合函数与分组查询

聚集函数

用于对一组值进行计算，并返回单个值

常见的聚集函数包括：

聚集函数

说明

示例用法

COUNT(*)

统计结果集中所有元组（行）的个数

SELECT COUNT(*)  FROM 表名;

COUNT(DISTINCT 列名)

统计某列中不同值的个数

SELECT  COUNT(DISTINCT 列名) 

FROM  表名;

COUNT(列名)

统计某列中所有值的个数

SELECT COUNT(列名)  FROM 表名;

SUM(列名)

计算数值列的总和

SELECT SUM(列名)  FROM 表名;

AVG(列名)

计算数值列的平均值

SELECT AVG(列名)  FROM 表名;

MAX(列名)

求数值列中的最大值

SELECT MAX(列名)  FROM 表名;

MIN(列名)

求数值列中的最小值

SELECT MIN(列名)  FROM 表名;

GROUP BY分组查询

GROUP BY 子句用于将查询结果按指定的一列或多列的值进行分组。值相等的记录将被归为一组

如果没有使用 GROUP BY，聚集函数将作用于整个查询结果；

使用 GROUP BY 后，聚集函数将作用于每一个组

SELECT 列名1, 聚集函数(列名2)
FROM 表名
WHERE 条件
GROUP BY 列名1;

只生成一条记录：对于每一组，GROUP BY 子句只返回一条记录，通常是聚集函数的结果。这意味着在结果集中，你无法看到每个组的详细信息，只能看到聚合后的结果

空值作为单独的组：如果对包含空值的字段使用 GROUP BY，NULL 值会被视为一个独立的组。这可能会导致结果中包含意外的组

HAVING 分组结果过滤

HAVING 子句用于对 GROUP BY 分组后的结果进行过滤。它类似于 WHERE 子句，但 HAVING 是在数据分组之后进行过滤的，因此通常与聚集函数一起使用。

SELECT 列名1, 聚集函数(列名2)
FROM 表名
WHERE 条件
GROUP BY 列名1
HAVING 聚集函数(列名2) 过滤条件;

  • HAVING 子句用于筛选分组后的结果集，常与聚集函数（如 SUM、AVG、COUNT 等）一起使用

  • HAVING 可以用于那些在 WHERE 中无法使用的聚集函数

HAVING短语与WHERE子句的区别：

WHERE子句作用于基表或视图，从中选择满足条件的元组。它在聚合操作之前进行筛选。

HAVING短语作用于组，从中选择满足条件的组。它在聚合操作之后进行筛选。

LIMIT子句

LIMIT 子句用于限制查询结果的行数

[LIMIT [number] [OFFSET number]];

  • LIMIT：指定要返回的行数

  • OFFSET：可选，指定要忽略的行数

LIMIT n：返回前 n 行结果

SELECT * FROM table_name
LIMIT 10 OFFSET 5;  -- 跳过前 5 行，返回接下来的 10 行

【在 SQL Server 中，LIMIT 子句无法直接使用，因为 LIMIT 是 MySQL 等数据库管理系统中的用法，要在 SQL Server 中实现类似的功能，可以使用 TOP 子句或结合 OFFSET 和 FETCH 语句来实现限制返回行数的效果】

二、联接查询

同时涉及两个以上的表的查询

1、连接概述

从多个表中选择指定的字段，将相关数据结合在一起，生成一个单一的结果集。

关键字 JOIN：JOIN 关键字用于指定要连接的表及其连接方式

关键字 ON：ON 关键字用于指定连接条件，即定义如何将一个表中的记录与另一个表中的记录匹配

连接查询可以生成一个包含两个或多个表数据的单个结果集

注意：

所有连接的表必须共同拥有某些字段，这些字段的数据类型必须相同或兼容。确保连接条件能够有效匹配记录

如果连接的表中有相同的字段名，在查询中引用这些字段时必须指定表名，以避免歧义，如：

SELECT a.column_name, b.column_name
FROM table_a a
JOIN table_b b ON a.id = b.id;

 连接类型 

  • 交叉连接:CrossJoin(不太用)

交叉连接返回两个表的笛卡尔积，即每一行来自第一个表都会与每一行来自第二个表相结合，生成所有可能的组合

SELECT *
FROM 表1
CROSS JOIN 表2;
  • 内连接: [Inner] Join ( 最常用)
  • 外连接:
    • 左外连接: Left [Outer] Join
    • 右外连接: Right [Outer] Join
    • 完全连接: Full [Outer] Join
  • 自连接: Self Join

2. 内联接（INNER JOIN）

比较被连接的表共同拥有的字段，将多个表连接起来

SELECT 列名列表
FROM 表名1 [INNER] JOIN 表名2
ON 表名1.列名 <比较运算符> 表名2.列名;

注意事项

  1. INNER 可以省略：在 SQL 中，INNER 关键字是可选的，可以直接使用 JOIN 进行内连接

  2. 比较运算符：可用的比较运算符包括：=：等于；>：大于；<：小于；<>：不等于；其他常见运算符（如 >=、<= 等）

使用 JOIN：

SELECT Student.sno, Student.sname, Sc.cno, Sc.grade
FROM Student
JOIN Sc ON Student.sno = Sc.sno;

如果不使用 JOIN 关键字，可以通过逗号分隔表名并使用 WHERE 子句来进行连接：

SELECT Student.sno, Student.sname, Sc.cno, Sc.grade
FROM Student, Sc
WHERE Student.sno = Sc.sno;

这两个查询在逻辑上是等效的 

3. 左外联接（LEFT JOIN 或 LEFT OUTER JOIN）

左外联接返回左表的所有记录以及右表中满足联接条件的记录。右表中没有匹配的记录时，结果中相应的字段将为 NULL。

左连接可以显示左表中所有记录

左连接显示左表中所有的记录，无论其是否在右表中有对应的记录

LEFT OUTER JOIN 可以简写为 LEFT JOIN，两者功能相同

语法：

SELECT 列名列表
FROM 表名1 LEFT JOIN 表名2
ON 表名1.列名 = 表名2.列名;

示例

数据表结构如下，请查询学生的学号、姓名，所选课 程的课程号和成绩信息(没有选课的学生也显示出来)

Student(sno,sname,ssex,sage,sdept) Sc(sno,cno,grade) Course(cno,cname,cpnoccredit)

将 Student 表和 Sc 表进行左外连接，连接条件为学生的学号

SELECT Student.sno, Student.sname, Sc.cno, Sc.grade
FROM Student LEFT JOIN Sc 
ON Student.sno = Sc.sno
  • 该查询将返回所有学生的学号和姓名，以及他们所选课程的课程号和成绩。
  • 对于没有选课记录的学生，Sc.cno 和 Sc.grade 将显示为 NULL，以表示该学生没有选课

4. 右外联接（RIGHT JOIN 或 RIGHT OUTER JOIN）

用于从两个表中返回符合连接条件的记录，同时也返回右表中不符合条件的记录

右连接可以显示右表中所有记录

右外连接返回右表中的所有记录以及左表中符合连接条件的记录。

对于不满足连接条件的右表记录，左表中的相应字段将显示为空值（NULL）

RIGHT OUTER JOIN 可以简写为 RIGHT JOIN，两者功能相同。

语法：

SELECT 列名列表
FROM 表名1 RIGHT JOIN 表名2
ON 表名1.列名 = 表名2.列名;

例：数据表结构如下，请用右外连接查询学生的学号、姓名，所选课程的课程号和成绩信息。

 Student( sno, sname, ssex, sage, sdept)

 Sc( sno, cno, grade)

 Course( cno, cname, cpno, ccredit)

 select Student. sno, Student. sname, sc. cno, sc. grade
 from Student right join Sc
 on Student. sno= Sc. sno

内连接与几种外连接的对比

返回结果

  • 内连接（INNER JOIN）：

    • 只返回两个表中满足连接条件的记录。

    • 结果集中只包含那些在两个表中都有的匹配行。

  • 左外连接（LEFT JOIN）：

    • 返回左表中的所有记录和右表中符合连接条件的记录。

    • 如果左表中的记录在右表中没有匹配，右表的相关字段将显示为 NULL。

  • 右外连接（RIGHT JOIN）：

    • 返回右表中的所有记录和左表中符合连接条件的记录。

    • 如果右表中的记录在左表中没有匹配，左表的相关字段将显示为 NULL。

内连接的结果行数通常不大于外连接的结果行数，因为内连接只返回匹配的记录，而外连接会返回所有记录，包括未匹配的记录

 例题： 

现有客户表 customers (主键: 客户编号 cid) , 包含10行数据,订单表 orders (外键: 客户编号 cid) , 包含6条数据。执行 sql语句： select* from customers right outer join orders on  customers. cid= orders. cid。最多返回 ( ) 条记录。

A      10

B       6

C        4

D        0

5. 全外联接（FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN）

全外联接返回两个表中的所有记录，若没有匹配的记录，结果中相应的字段将为 NULL。

语法：

SELECT 列名
FROM 表1
FULL JOIN 表2 ON 表1.列名 = 表2.列名;

6. 连接两个以上的表

联接任意数目的表都有可能，通过使用共同拥有的字段，任何一个表都可以和其他表联接

为什么要联接两个以上的表

使用多重联接可以从多个表中得到彼此相关的信息

至少有一个表具有外键，把要联接的表按一定关系联系起来，组合键中的每一字段都必须由一个相应的ON子句引用，可以使用WHERE 子句限制结果集所返回的记录

示例：查询哪位顾客 (姓名) 购买了什么产品 (产品名) ，多少数量?

buyers ( buyer   id, buyer   name)

product( prod   id, prod   name)

 sa les( buyer   id , prod   id, qty)

SELECT buyer   name, prod   name, qty FROM buyers
INNER JOIN sales
ON buyers. buyer   id = sales. buyer   id
INNER JOIN product
ON sales. prod   id= product. prod   id

7.交叉连接（Cross Join）

交叉连接返回两个表的笛卡尔积，即每一行来自第一个表都会与每一行来自第二个表相结合，生成所有可能的组合

SELECT *
FROM 表1
CROSS JOIN 表2;

8. 自联接（Self-Join）

指对同一个表进行联接操作，将该表的内容通过自身的不同记录进行匹配，通常用于表内的某些记录间需要关联的情况。

（没有SELF JOIN关键字，只需编写一个普通连接，其中连接中涉及的两个表都是同一个表）

自联接可以查询一个表中各记录之间的关系

在 SQL 中，自联接的实现方式是将同一个表分配不同的别名，以便将它视为两个独立的表，使用 JOIN 子句连接这些“虚拟表”。

引用表的两份副本时，必须使用表的别名

生成自联接时，表中每一行都和自身比较一下，并生成重复的记录，使用WHERE子句来消除这些重复记录

例：查询显示拥有相同产品的顾客号及产品号

buyers( buyer   id, buyer   name)

produce( prod   id, prod   name)

 sales( buyer   id, prod   id, qty)

SELECT a.buyer_id AS buyer1,a.prod_id,b. buyer_id AS buyer2

FROM sales AS a

JOIN sales AS b

ON a. prod   id=b. prod   id

WHERE a. buyer_id>b. buyer_id

三、集合查询

 查询结果的结构完全一致时的两个查询，可以进行并(UNION)、交(INTERSECT)、差(EXCEPT)操作

并集（UNION）

UNION合并结果集 
使用UNION语句可以把两个或两个以上的查询产生的结果集合并为一个结果集，去除重复记录。

-- UNION 操作，返回 table1 和 table2 的并集，去重
SELECT id, name FROM table1
UNION
SELECT id, name FROM table2;

语法：SELECT ... FROM table1 UNION SELECT ... FROM table2;

如果希望保留重复记录，可以使用 UNION ALL

UNION 与UNION ALL的区别

UNION在进行表联接后会筛选掉重复的记录，所以在表链接后会对所产生的结果集进行排序运算，删除重复的记录再返回结果。

UNION ALL只是简单的将两个结果合并后就返回。如果需要排序，则要在最后一个有UNION 的子句中使用ORDER BY, 以指定排序方式。

[例]查询计算机科学与技术专业的学生及年龄不大于19岁（包括等于19岁）的学生 

SELECT * 
FROM Student 
WHERE Smajor = '计算机科学与技术' 

UNION 

SELECT * 
FROM Student 
WHERE (EXTRACT(YEAR FROM CURRENT_DATE) - EXTRACT(YEAR FROM Sbirthdate)) <= 19;

EXTRACT：一个 SQL 函数，用于从日期或时间值中提取特定部分（如年份、月份、日期等）。

EXTRACT(field FROM source)，其中 field 是要提取的时间部分（例如 YEAR-提取年份, MONTH, DAY），source 是包含日期或时间的字段

CURRENT_DATE： SQL 函数，返回当前系统的日期（不包括时间）。常用于查询中获取当前日期，以便与数据库中的日期字段进行比较。

UNION和JOIN的区别

使用操作符 UNION，要求所引用的表必须具有相似的数据类型、相同的字段数，每个查询中的选择列表必须具有相同的顺序。

使用操作符JOIN，只要求联接的表共同拥有某些字段。

用UNION 分解复杂的查询会提高查询速度，而JOIN联接表越多，查询速度越慢。 

交集（INTERSECT）

INTERSECT返回由INTERSECT运算符左侧和右侧的查询都返回的所有非重复值

【返回两个查询结果的共有部分，即同时出现在两个结果集中的记录】

语法：SELECT ... FROM table1 INTERSECT SELECT ... FROM table2;

-- INTERSECT 操作，返回 table1 和 table2 的交集
SELECT id, name FROM table1
INTERSECT
SELECT id, name FROM table2;

差集（EXCEPT）

EXCEPT 运算符返回由 EXCEPT 运算符左侧的查询返回、而又不包含在右侧查询所返回的值中的所有非重复值

【返回第一个查询结果中存在，但在第二个查询结果中不存在的记录】

语法：SELECT ... FROM table1 EXCEPT SELECT ... FROM table2;

-- EXCEPT 操作，返回 table1 中存在但 table2 中不存在的记录
SELECT id, name FROM table1
EXCEPT
SELECT id, name FROM table2;

使用EXCEPT 或INTERSECT比较的结果集必须具有相同的结构。它们的列数必须相同，并且列的数据类型必须兼容。

--【例】查询“Y71714001”号同学选修, “Y71714003”号同学未选的课程的课程号。
 select cno
 from Sc
 where sno='Y71714001'
 except
 select cno
 from Sc
 where sno='Y71714003'

四、子查询

1.子查询介绍

子查询是指嵌套在其他 SQL 查询内部的查询，用于返回特定的数据给外部查询使用。

定义

当一个查询语句嵌套在 DML（数据操作语言）语句中时，这个查询语句称为子查询

何时使用

适用于复杂的数据查询场景，尤其是需要多个步骤来获得最终结果的情况

子查询可以帮助分解复杂查询任务

分类

嵌套子查询

相关子查询

SELECT-FROM-WHERE语句——查询块

在子查询的场景中，内部查询（子查询）嵌套在外部查询中，形成一个完整的查询块

子查询是指将一条SELECT语句作为另一条SELECT语句的一部分，外层的SELECT语句被称为外部查询，内层的SELECT语句被称为内部查询 (或子查询) 。

SELECT Sname                      -- 外部查询：选择学生姓名
FROM Student                      -- 数据来源：Student 表
WHERE Sno IN                     -- 条件：学生编号在内部查询的结果中
(SELECT Sno                      -- 内部查询：选择学生编号
 FROM SC                         -- 数据来源：SC 表
 WHERE Cno = '2');               -- 课程编号为 2 的条件

2. 嵌套子查询

———子查询的查询条件不依赖于父查询

嵌套子查询是指子查询的执行不依赖于外部查询的结果，子查询可以独立执行。

它通常在外层查询之前单独执行，然后将结果传递给外层查询使用。执行一次子查询并将结果值代入外部查询中进行评估【内层子查询执行完毕后，再执行外层查询】

(1) 返回单个值

当能确切知道内层查询返回单值时，可用比较运算符 (如: =、 !=、 <、 <=、 >、 >=)使用，该值可以是子查询中使用统计函数得到的值。

示例：查找工资高于公司平均工资的员工。

SELECT emp_name, salary
FROM employees
WHERE salary > (SELECT AVG(salary) FROM employees);

SELECT AVG(salary) FROM employees 是一个嵌套子查询，先执行并返回公司平均工资，再由外部查询将 salary 大于该平均工资的员工筛选出来

在 Transact-SQL中，所有使用表达式的地方，都可以使用子查询代替

【当子查询被用作表达式时，子查询可以认为是被当作一个表达式处理并计算】

查询名称为’数据库原理’的书与所有图书的平均价格的差价

SELECT 
    图书名, 
    (价格 - (SELECT AVG(价格) FROM 图书)) AS diff
FROM 
    图书
WHERE 
    图书名 = '数据库原理及应用';

(SELECT AVG(价格) FROM 图书)：这是一个内部子查询，用于计算 图书 表中所有书籍的平均价格

(2) 返回一个值列表

返回一个值列表通常意味着查询需要返回多个行或多个字段的结果

SQL 比较运算符与聚合函数关系：

使用形式

等同形式

意义

>ANY或>SOME

>MIN()

大于集合中的某个值， 即大于集合中的最小值

<ANY或>SOME

<MAX()

小于集合中的某个值， 即小于集合中的最大值

>ALL

>MAX()

大于集合中的每一个， 即大于集合中的最大值

<ALL

<MIN()

小于集合中的每一个， 即小于集合中的最小值

示例

SELECT * 
FROM 表名 
WHERE 列名 > ANY (SELECT 列名 FROM 其他表);

等同于： 

SELECT * 
FROM 表名 
WHERE 列名 > (SELECT MIN(列名) FROM 其他表);

示例： 查询成绩比“Y71714001”同学的任一门成绩都高的 同学的学号（不用同类科目比较）。

SELECT 
    sno AS '学号'
FROM 
    Sc
WHERE 
    grade > ANY (SELECT grade 
                  FROM Sc 
                  WHERE sno = 'Y71714001');

使用 ANY 使得查询可以检查多个成绩 

IN vs =：

  • 使用 IN 时，可以与多个值进行比较，适合子查询返回多个结果的情况。
  • 使用 = 时，子查询只能返回一个结果。如果子查询返回多行，查询将会失败
SELECT *
FROM 交易
WHERE 股票代码 IN (SELECT 股票名称 FROM 股票 WHERE 交易所 = '上海');

 总结：

不相关子查询（嵌套子查询）的执行顺序通常是子查询先执行，然后将结果用于父查询

不相关子查询是独立于父查询的，可以单独执行。它不依赖于父查询的任何列或值

不相关子查询在父查询的每一行中只执行一次，并且其结果在整个查询中保持不变。

不相关子查询可以使用 EXISTS 谓词

3.把子查询作为派生表

子查询不仅可以出现在WHERE子句中，还可以出现在FROM子句中，子查询生成的临时派生表（derived table）成为主查询的查询对象

将子查询作为派生表时，可以在 FROM 子句中嵌入子查询，并为该子查询起一个别名。这样，外层查询可以像操作普通表一样操作这个派生表

SELECT 
    s.sno AS '学号',
    s.grade AS '成绩'
FROM 
    Sc AS s
JOIN 
    (SELECT grade 
     FROM Sc 
     WHERE sno = 'Y71714001') AS subquery
ON 
    s.grade > subquery.grade;

派生表的使用使得在同一个查询中可以灵活地引用子查询的结果，便于进行后续的条件筛选。 

子查询返回“Y71714001”同学的所有成绩，作为一个临时表 subquery 

必须使用别名：派生表一定要取一个别名！！！！

错误查询语句：

SELECT * FROM (SELECT * FROM stumarks WHERE score >= 60)

这个查询在子查询中缺少别名。SQL 要求所有的子查询必须有别名

派生表是一个中间结果表，查询完成后派生表将被系统自动清除

4. 相关子查询

——子查询的查询条件依赖于父查询

相关子查询的执行依赖于外部查询的结果，子查询在外层查询的每一行都要执行一次。它们通常与外部查询一起逐行进行，适合需要逐行比较或过滤的场景。

[例]找出每个学生超过他选修的所有课程平均成绩的课程号

SELECT Sno, Cno
FROM SC x
WHERE Grade >=
(SELECT AVG(Grade)
 FROM SC y
 WHERE y.Sno = x.Sno);

SELECT Sno, Cno FROM SC x：主查询，从 SC 表中选择学生编号（Sno）和课程编号（Cno）

SQL 查询是逐行执行的，主查询会对 SC 表中的每一行记录进行检查【SC 表中的每一行代表一个学生选修某门课程的成绩】

例如：

Sno

Cno

Grade

Y71714001

01

90

...

...

...

主查询会首先从 SC 表中取出第一行记录（例如：Y71714001、01、90）

子查询的目的是计算当前学生（即 x 表示的学生）选修的所有课程的平均成绩

SELECT AVG(Grade) FROM SC y WHERE y.Sno = x.Sno：

子查询从 SC 表中选择数据，并用 y 作为别名。

WHERE y.Sno = x.Sno 确保这个子查询只计算和主查询中当前行对应的学生的成绩

主查询继续检查当前记录的 Grade 是否大于等于子查询的结果

条件成立将被选出

主查询接下来会取出第二行记录，子查询会再次计算

【主查询的每一行都会触发一次子查询，对于每一行 SC 表中的记录（对应某个学生选修的课程），查询会计算该学生的所有课程的平均成绩】

相关子查询的执行依赖于外部查询

多数情况下是子查询的WHERE子句中引用了外部查询的表

执行过程

(1)从外层查询中取出一个元组，将元组相关列的值传给内层查询

(2)执行内层查询，得到子查询操作的值

(3)外查询根据子查询返回的结果或结果集得到满足条件的行

(4)然后外层查询取出下一个元组重复做步骤1-3，直到外层的元组全部处理完毕

相关子查询：子查询使用了外部查询的列（x.Sno），这使得子查询可以针对每个学生计算其平均成绩。它依赖于外部查询的值

逐行处理：SQL 查询通常是逐行处理的

 例：查询每个学生考的最好的那门课程情况，显示学号课程号、成绩

SELECT Sno, Cno, Grade
FROM SC s
WHERE Grade = (
    SELECT MAX(Grade)
    FROM SC
    WHERE Sno = s.Sno
);

5. 使用EXISTS操作符

带有EXISTS谓词的子查询

和相关子查询一起使用，用于限制外部查询，使其结果集符合子查询的条件

EXISTS谓词是一种存在量词，用于判断子查询的结果是否存在数据

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”

【EXISTS谓词返回的结果为TRUE或FALSE】

若内层查询结果非空，则外层的WHERE子句返回真值【EXISTS返回true】

若内层查询结果为空，则外层的WHERE子句返回假值【EXISTS返回false】

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，EXISTS最终只关心结果的存在性而不是具体的数据内容，给出列名无实际意义【EXISTS谓词关注的只是子查询的结果是否为空】

例如：查询销售过“计算机”的售书网站的编号

SELECT 售书网站编号
FROM 售书
WHERE EXISTS (
    SELECT *
    FROM 图书
    WHERE 图书.图书编号 = 售书.图书编号
      AND 图书.书名 LIKE '%计算机%'
);

WHERE EXISTS：检查内层子查询是否返回记录 

内层子查询：从图书表中查询，如果当前售书记录的图书编号在图书表中找到，并且对应书名包含“计算机”

例如：查询与“江宏”在同一个学院学习的学生 

SELECT Sno, Sname, Sdept
FROM Student S1
WHERE EXISTS (
    SELECT *
    FROM Student S2
    WHERE S2.Sdept = S1.Sdept
      AND S2.Sname = '江宏'
);

在 Student 表中查找与 S1 表中学生相同学院 (Sdept) 且姓名为“江宏”的记录 

NOT EXISTS与EXISTS返回的结果相反

NOT EXISTS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

不同形式的查询间的替换

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

然而，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 【EXISTS 和 NOT EXISTS 更关注子查询的结果是否存在，而不是具体的数据内容】

等价替换示例：

比较运算符与 EXISTS 替换

-- 使用比较运算符
SELECT Sno, Sname
FROM Student
WHERE Sage > (SELECT AVG(Sage) FROM Student);

-- 等价使用 EXISTS 的查询
SELECT Sno, Sname
FROM Student S1
WHERE EXISTS (
    SELECT *
    FROM Student S2
    GROUP BY Sdept
    HAVING AVG(S2.Sage) < S1.Sage
);

ANY/ALL 与 EXISTS 替换

-- 使用 ANY 的查询
SELECT Sno, Sname
FROM Student
WHERE Sage > ANY (SELECT Sage FROM Student WHERE Sdept = 'CS');

-- 等价使用 EXISTS 的查询
SELECT Sno, Sname
FROM Student S1
WHERE EXISTS (
    SELECT *
    FROM Student S2
    WHERE S2.Sdept = 'CS' AND S1.Sage > S2.Sage
);

用EXISTS/NOT EXISTS实现全称量词∀（难点）

在 SQL 中，由于没有直接的全称量词（∀， for all），可以使用 EXISTS 和 NOT EXISTS 来间接实现全称量词的逻辑

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

关键在于将“所有”条件转换为“不存在不满足条件的记录”，这种方式可以通过 NOT EXISTS 来实现

[示例]查询选修了全部课程的学生姓名。

要查询选修了所有课程的学生姓名。

换句话说，需要找出那些没有缺失任何一门课程的学生

查询的逻辑没有一门课程不是他（学生）选修的

SELECT Sname
FROM Student
WHERE NOT EXISTS (
    SELECT *
    FROM Course
    WHERE NOT EXISTS (
        SELECT *
        FROM SC
        WHERE SC.Sno = Student.Sno
          AND SC.Cno = Course.Cno
    )
);

内层 NOT EXISTS 子查询

SELECT *
FROM SC
WHERE SC.Sno = Student.Sno
  AND SC.Cno = Course.Cno

目的是验证学生是否选修了特定的课程。如果该学生在选课表 SC 中没有相应的记录，说明学生没有选修当前检查的课程

  1. 外层查询从 Student 表开始，逐一检查每个学生。

  2. 对于每个学生，第一层 NOT EXISTS 子查询会尝试找出是否有课程没有被选修。

  3. 对于每一门课程，内层 NOT EXISTS 子查询会检查学生是否有选课记录。

  4. 如果对某门课程，内层查询返回 没有记录（即学生未选修这门课程），则第一层 NOT EXISTS 会返回 false，这意味着该学生没有选修所有课程，外层查询将不会返回该学生

  5. 反之，如果该学生选修了所有课程，第一层 NOT EXISTS 会返回 true，该学生的姓名会被包括在外层查询的结果中

用EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴涵（难点） 

为了用 EXISTS 和 NOT EXISTS 实现逻辑蕴涵，需要利用谓词演算中的等价转换

¬p（p 为假）或 q（q 为真）至少要满足一个条件

在 SQL 中，我们可以使用 EXISTS 和 NOT EXISTS 来模拟这种逻辑关系。我们将把逻辑表达式 p 和 q 转换为对应的 SQL 语句

[示例]查询至少选修了学生201215122选修的全部课程的学生号码。

我们可以将其视为：

  • p: “学生 20180002 选修了课程 y

  • q: 学生 x 选修了课程 y

  • 查询的逻辑表达为： ∀y  (p→q)

通过等价变换，不存在这样的课程 y，使得学生 20180002 选修了 y，而学生 x 没有选修 y

SELECT Sno
FROM Student
WHERE NOT EXISTS (
    SELECT *
    FROM SC SCX
    WHERE SCX.Sno = '20180002'  -- 选定的学生
      AND NOT EXISTS (
          SELECT *
          FROM SC SCY
          WHERE SCY.Sno = Student.Sno  -- 当前查询的学生
            AND SCY.Cno = SCX.Cno       -- 匹配课程
      )
);

五、在查询的基础上创建新表

可以通过 SELECT INTO 语句在查询的基础上创建一个新表

SQL 语法格式：

SELECT 列
INTO 新表
FROM 源表
[WHERE 条件1]
[GROUP BY 表达式1]
[HAVING 条件2]
[ORDER BY 表达式2 [ASC | DESC]];

INTO 新表：指定新创建的表的名称。SELECT 查询的结果将被插入到这个新表中

【INTO  NewTable】

SELECT StudentID, StudentName
INTO NewStudentsTable
FROM Students
WHERE Age >= 18
ORDER BY StudentName ASC;

从 Students 表中选择 StudentID 和 StudentName 列，只选入年龄大于或等于 18 岁的学生，创建的新表名为 NewStudentsTable，并按学生姓名升序排序

创建的新表结构将基于所选列的数据类型。

  数据查询操作select语句的格式【总结】

SELECT [ALL | DISTINCT]
    <目标列表达式> [别名] [, <目标列表达式> [别名]] ..
FROM
    <表名或视图名> [别名] [, <表名或视图名> [别名]] ..
    | (<SELECT语句>)[AS] <别名>
[WHERE <条件表达式>]
[GROUP BY <列名1> [HAVING <条件表达式>]]
[ORDER BY <列名2> [ASC | DESC]];

SELECT [ALL | DISTINCT]：

ALL：默认值，表示返回所有记录，包括重复的记录。

DISTINCT：用于去除结果中的重复记录，只返回唯一值。

示例：SELECT DISTINCT column1。

<目标列表达式>：指定要查询的列，可以是单列或多列，甚至是计算表达式。

可以使用 * 选择所有列。

示例：SELECT column1, column2 或 SELECT *。

[别名]（可选）：为返回的列指定一个别名，使结果更加易读。使用 AS 关键字来定义别名。

示例：SELECT column1 AS Name。

FROM <表名或视图名> [别名]：指定查询的数据来源表或视图。可以为表或视图指定别名以简化查询。

示例：FROM Students AS S。

[, <表名或视图名> [别名]] ..（可选）：允许在查询中指定多个表或视图，用逗号分隔，并为每个表或视图指定别名。

示例：FROM Students AS S, Courses AS C。

| (<SELECT语句>)[AS] <别名>（可选）：可以在 FROM 子句中使用另一个 SELECT 语句，并为其结果指定别名。

示例：FROM (SELECT column1 FROM table2) AS T。

[WHERE <条件表达式>]（可选）：用于过滤结果集，只有满足条件的记录才会被返回。

示例：WHERE Age > 18。

[GROUP BY <列名1> [HAVING <条件表达式>]]（可选）：

GROUP BY 用于对结果集进行分组，通常与聚合函数（如 SUM、COUNT 等）一起使用。

HAVING 用于过滤分组后的结果集，通常与聚合函数结合使用。

示例：GROUP BY Major HAVING COUNT(*) > 1。

[ORDER BY <列名2> [ASC | DESC]]（可选）：用于对查询结果进行排序，ASC 表示升序，DESC 表示降序。

示例：ORDER BY Name ASC。

  • 选用的列必须是数据表中存在的列。
  • 使用 GROUP BY 时，所有未在聚合函数中的列都必须在 GROUP BY 子句中列出

http://www.kler.cn/a/383305.html

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