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讀SQL進階教程筆記04_集合運算

2023-04-01 08:22:55 資料庫

1. 集合論是SQL語言的根基

1.1. UNION

  • 1.1.1. SQL-86標準

1.2. NTERSECT和EXCEPT

  • 1.2.1. SQL-92標準

1.3. 除法運算(DIVIDE BY)

  • 1.3.1. 沒有被標準化

2. 注意事項

2.1. SQL能操作具有重復行的集合,可以通過可選項ALL來支持

  • 2.1.1. 不允許重復

    • 2.1.1.1. 直接使用UNION或INTERSECT

    • 2.1.1.2. 集合運算子為了排除掉重復行,默認地會發生排序

  • 2.1.2. 允許重復

    • 2.1.2.1. 加上可選項ALL

      2.1.2.1.1. 不會再排序,所以性能會有提升

      2.1.2.1.2. 非常有效的用于優化查詢性能的方法

    • 2.1.2.2. UNION ALL

      2.1.2.2.1. 不具有冪等性

2.2. 集合運算子有優先級

  • 2.2.1. INTERSECT比UNION和EXCEPT優先級更高

  • 2.2.2. 括號明確地指定運算順序

2.3. 各個DBMS提供商在集合運算的實作程度上參差不齊

  • 2.3.1. SQL Server從2005版開始支持INTERSECT和EXCEPT

  • 2.3.2. Oracle這樣,實作了EXCEPT功能但卻命名為MINUS的資料庫

  • 2.3.3. INTERSECT和EXCEPT不能在MySQL里執行

2.4. 除法運算沒有標準定義

  • 2.4.1. 四則運算里的和(UNION)、差(EXCEPT)、積(CROSS JOIN)都被引入了標準SQL

3. 檢查集合相等性

3.1. “相等”指的是行數和列數以及內容都相同

3.2. “是同一個集合”

3.3. 原理1

  • 3.3.1. S UNION S = S

  • 3.3.2. 冪等性(indempotency)

    • 3.3.2.1. 抽象代數里群論等理論中的概念

    • 3.3.2.2. 二目運算子對任意S,都有SS = S成立”

3.4. 示例1

  • 3.4.1.
  SELECT COUNT(*) AS row_cnt
     FROM ( SELECT *
             FROM tbl_A
           UNION
           SELECT *
             FROM tbl_B ) TMP;
  • 3.4.2. 這個查詢的結果與tbl_A及tbl_B的行數一致,則兩張表是相等的

  • 3.4.3. 表tbl_A和表tbl_B的行數是一樣的

    • 3.4.3.1. 如果行數不一樣,那就不需要比較其他的了

3.5. 原理2

  • 3.5.1. 如果A UNION B = A INTERSECT B,則集合A和集合B相等

  • 3.5.2. (A UNION B) EXCEPT (A INTERSECT B)的結果集是不是空集就可以了

  • 3.5.3. INTERSECT

    • 3.5.3.1. 冪等性(indempotency)
  • 3.5.4. EXCEPT不具有冪等性

3.6. 示例2

  • 3.6.1. --兩張表相等時回傳“相等”,否則回傳“不相等”
   SELECT CASE WHEN COUNT(*) = 0
               THEN ’相等’
               ELSE’不相等’END AS result
     FROM ((SELECT * FROM  tbl_A
           UNION
           SELECT * FROM  tbl_B)
           EXCEPT
           (SELECT * FROM  tbl_A
           INTERSECT
           SELECT * FROM  tbl_B)) TMP;
  • 3.6.2. 改進版不需要事先查詢兩張表的行數

  • 3.6.3. 需要進行4次排序(3次集合運算加上1次DISTINCT)

    • 3.6.3.1. 性能會有所下降

3.7. 示例3

  • 3.7.1. --用于比較表與表的diff
   (SELECT * FROM  tbl_A
    EXCEPT
    SELECT * FROM  tbl_B)
   UNION ALL
   (SELECT * FROM  tbl_B
    EXCEPT
    SELECT * FROM  tbl_A);

4. 用差集實作關系除法運算

4.1. 嵌套使用NOT EXISTS

4.2. 使用HAVING子句轉換成一對一關系

4.3. 把除法變成減法

  • 4.3.1. 示例

    • 4.3.1.1.


  • 4.3.1.2. --用求差集的方法進行關系除法運算(有余數)
   SELECT DISTINCT emp
     FROM EmpSkills ES1
    WHERE NOT EXISTS
           (SELECT skill
             FROM Skills
           EXCEPT
           SELECT skill
             FROM EmpSkills ES2
             WHERE ES1.emp = ES2.emp);
  • 4.3.1.3. 關聯子查詢是為了使SQL能夠實作類似面向程序語言中回圈的功能而引入的

5. 尋找相等的子集

5.1. IBM過去研制的第一個關系資料庫實驗系統——System R

  • 5.1.1. 用CONTAINS這一謂詞來檢查集合間的包含關系

  • 5.1.2. 后來因為性能原因被洗掉掉了,直到現在也沒有恢復

  • 5.1.3.

SELECT 'A CONTAINS B'

     FROM SupParts
    WHERE (SELECT part
             FROM SupParts
           WHERE  sup ='A')
             CONTAINS
                 (SELECT part
                   FROM SupParts
                   WHERE  sup ='B')

5.2. 示例

  • 5.2.1. --生成供應商的全部組合
   SELECT SP1.sup AS s1, SP2.sup AS s2
     FROM SupParts SP1, SupParts SP2
    WHERE SP1.sup < SP2.sup
    GROUP BY SP1.sup, SP2.sup;
  • 5.2.2.
SELECT SP1.sup AS s1, SP2.sup AS s2

     FROM SupParts SP1, SupParts SP2
    WHERE SP1.sup < SP2.sup                  --生成供應商的全部組合
     AND SP1.part = SP2.part                --條件1:經營同種型別的零件
    GROUP BY SP1.sup, SP2.sup
   HAVING COUNT(*) = (SELECT COUNT(*)       --條件2:經營的零件種類數相同
                       FROM SupParts SP3
                       WHERE SP3.sup = SP1.sup)
     AND COUNT(*) = (SELECT COUNT(*)
                       FROM SupParts SP4
                       WHERE SP4.sup = SP2.sup);
  • 5.2.3. SQL在比較兩個集合時,并不是以行為單位來比較的,而是把集合當作整體來處理的

6. 用于洗掉重復行的高效SQL

6.1. --洗掉重復行:使用關聯子查詢

    DELETE FROM Products
     WHERE rowid < ( SELECT MAX(P2.rowid)
                      FROM Products P2
                      WHERE Products.name  = P2. name
                        AND Products.price = P2.price ) ;

6.2. --用于洗掉重復行的高效SQL陳述句(1):通過EXCEPT求補集

    DELETE FROM Products
     WHERE rowid IN ( SELECT rowid           --全部rowid
                        FROM Products
                      EXCEPT                 --減去
                      SELECT MAX(rowid)     --要留下的rowid
                        FROM Products
                      GROUP BY name, price) ;

6.3. --洗掉重復行的高效SQL陳述句(2):通過NOT IN求補集

    DELETE FROM Products
     WHERE rowid NOT IN ( SELECT MAX(rowid)
                            FROM Products
                          GROUP BY name, price);
  • 6.3.1. 不支持EXCEPT的資料庫也可以使用

6.4. 實作了行ID的資料庫只有Oracle和PostgreSQL

  • 6.4.1. PostgreSQL里的相應名字是oid,如果要使用,需要事先在CREATE TABLE的時候指定可選項WITH OIDS

  • 6.4.2. 如果其他資料庫想要使用這些SQL,則需要在表中創建類似的具有唯一性的“id”列

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