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SQL连接查询深度探险

2017-11-22 1273
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本文涉及的产品
RDS MySQL Serverless 基础系列，0.5-2RCU 50GB
推荐场景：
学生管理系统数据库设计 搭建个人博客
RDS MySQL Serverless 高可用系列，价值2615元额度，1个月
云数据库 RDS PostgreSQL，高可用系列 2核4GB
简介：
SQL连接查询深度探险
 
测试环境：
Windows XP Profession
MySQL  5.0.45
Oracle 9i
DB2 UDB 9.1
测试的SQL脚本如下：此脚本适合MySQL、DB2，如果要在Oracle上执行，需要做个替换BIGINTàINTEGER、VARCHARàVARCHAR2。
 
CREATE   TABLE  CUSTOMERS (
   ID BIGINT  NOT   NULL ,
   NAME VARCHAR( 15 )  NOT   NULL ,
   AGE INT,
    PRIMARY   KEY  (ID)
) ;
CREATE   TABLE  ORDERS (
   ID BIGINT  NOT   NULL ,
   ORDER_NUMBER VARCHAR( 15 )  NOT   NULL ,
   PRICE DOUBLE PRECISION,
   CUSTOMER_ID BIGINT,
    PRIMARY   KEY  (ID)
) ;
COMMIT ;
/*
ALTER   TABLE  ORDERS  ADD   INDEX  FK_CUSTOMER (CUSTOMER_ID),  ADD   CONSTRAINT  FK_CUSTOMER  FOREIGN   KEY  (CUSTOMER_ID)  REFERENCES  CUSTOMERS (ID) ;
*/
 
INSERT   INTO  CUSTOMERS(ID,NAME,AGE)  VALUES ( 1 , 'TOM' , 21 ) ;
INSERT   INTO  CUSTOMERS(ID,NAME,AGE)  VALUES ( 2 , 'MIKE' , 24 ) ;
INSERT   INTO  CUSTOMERS(ID,NAME,AGE)  VALUES ( 3 , 'JACK' , 30 ) ;
INSERT   INTO  CUSTOMERS(ID,NAME,AGE)  VALUES ( 4 , 'LINDA' , 25 ) ;
INSERT   INTO  CUSTOMERS(ID,NAME,AGE)  VALUES ( 5 , 'TOM' , NULL ) ;
COMMIT ;
 
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 1 , 'TOM_ORDER001' , 100 , 1 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 2 , 'TOM_ORDER002' , 200 , 1 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 3 , 'TOM_ORDER003' , 300 , 1 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 4 , 'MIKE_ORDER001' , 100 , 2 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 5 , 'JACK_ORDER001' , 200 , 3 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 6 , 'LINDA_ORDER001' , 100 , 4 ) ;
INSERT   INTO  ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID)  VALUES ( 7 , 'UNKNOWNORDER' , 200 , NULL ) ;
COMMIT ;
 
两表的数据如下：
CUSTOMERS表数据：
 
ORDERS表数据
 
 
一、交叉连接（CROSS JOIN）
 
交叉连接（CROSS JOIN）：有两种，显式的和隐式的，不带ON子句，返回的是两表的乘积，也叫笛卡尔积。
 
例如：下面的语句 1 和语句 2 的结果是相同的。
语句 1 ：隐式的交叉连接，没有 CROSS JOIN 。
SELECT  O.ID, O.ORDER_NUMBER, C.ID, C.NAME
FROM  ORDERS O , CUSTOMERS C
WHERE  O.ID = 1 ;
 
语句2：显式的交叉连接，使用CROSS JOIN。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  CROSS   JOIN  CUSTOMERS C
WHERE  O.ID = 1 ;
语句1和语句2的结果是相同的，查询结果如下：
 
 
二、内连接（INNER JOIN）
 
内连接（INNER JOIN）：有两种，显式的和隐式的，返回连接表中符合连接条件和查询条件的数据行。（所谓的链接表就是数据库在做查询形成的中间表）。
 
例如：下面的语句3和语句4的结果是相同的。
语句3：隐式的内连接，没有INNER JOIN，形成的中间表为两个表的笛卡尔积。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM  CUSTOMERS C,ORDERS O
WHERE  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
 
语句 4 ：显示的内连接，一般称为内连接，有 INNER JOIN，形成的中间表为两个表经过ON条件过滤后的笛卡尔积。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM  CUSTOMERS C  INNER   JOIN  ORDERS O  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
语句3和语句4的查询结果：
 
三、外连接（OUTER JOIN）：外连不但返回符合连接和查询条件的数据行，还返回不符合条件的一些行。外连接分三类：左外连接（LEFT OUTER JOIN）、右外连接（RIGHT OUTER JOIN）和全外连接（FULL OUTER JOIN）。
三者的共同点是都返回符合连接条件和查询条件（即：内连接）的数据行。不同点如下：
左外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
右外连接还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
全外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行，并且还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。全外连接实际是上左外连接和右外连接的数学合集（去掉重复），即“全外=左外 UNION 右外”。
说明：左表就是在“（LEFT OUTER JOIN）”关键字左边的表。右表当然就是右边的了。在三种类型的外连接中，OUTER 关键字是可省略的。
下面举例说明：
 
语句5：左外连接（LEFT OUTER JOIN）
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  LEFT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
 
语句6：右外连接（RIGHT OUTER JOIN）
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  RIGHT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
注意：WHERE条件放在ON后面查询的结果是不一样的。例如：
 
语句7： WHERE 条件独立。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  LEFT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID
WHERE  O.ORDER_NUMBER <> 'MIKE_ORDER001' ;
 
语句8：将语句7中的WHERE条件放到ON后面。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  LEFT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID  AND  O.ORDER_NUMBER <> 'MIKE_ORDER001' ;
 
从语句7和语句8查询的结果来看，显然是不相同的，语句8显示的结果是难以理解的。因此，推荐在写连接查询的时候，ON后面只跟连接条件，而对中间表限制的条件都写到WHERE子句中。
 
语句9：全外连接（FULL OUTER JOIN）。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O FULL  OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID;
注意： MySQL 是不支持全外的连接的，这里给出的写法适合 Oracle 和 DB2 。但是可以通过左外和右外求合集来获取全外连接的查询结果。下图是上面 SQL 在 Oracle 下执行的结果：
 
语句 10 ：左外和右外的合集，实际上查询结果和语句 9 是相同的。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  LEFT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID
UNION
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  RIGHT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
 
语句 9 和语句 10 的查询结果是相同的，如下：
 
四、联合连接（UNION JOIN）：这是一种很少见的连接方式。Oracle、MySQL均不支持，其作用是：找出全外连接和内连接之间差异的所有行。这在数据分析中排错中比较常用。也可以利用数据库的集合操作来实现此功能。
语句11：联合查询（UNION JOIN）例句，还没有找到能执行的SQL环境。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  UNION   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID
 
语句12：语句11在DB2下的等价实现。还不知道DB2是否支持语句11呢！
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O FULL  OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID
EXCEPT
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  INNER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
 
语句13：语句11在Oracle下的等价实现。
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O FULL  OUTER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID
MINUS
SELECT  O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM  ORDERS O  INNER   JOIN  CUSTOMERS C  ON  C.ID = O.CUSTOMER_ID ;
查询结果如下：
 
五、自然连接（NATURAL INNER JOIN）：说真的，这种连接查询没有存在的价值，既然是SQL2标准中定义的，就给出个例子看看吧。自然连接无需指定连接列，SQL会检查两个表中是否相同名称的列，且假设他们在连接条件中使用，并且在连接条件中仅包含一个连接列。不允许使用ON语句，不允许指定显示列，显示列只能用*表示（ORACLE环境下测试的）。对于每种连接类型（除了交叉连接外），均可指定NATURAL。下面给出几个例子。
语句14：
SELECT   *
FROM  ORDERS O  NATURAL   INNER   JOIN  CUSTOMERS C ;
 
语句15：
SELECT   *
FROM  ORDERS O  NATURAL   LEFT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C ;
 
语句16：
SELECT   *
FROM  ORDERS O  NATURAL   RIGHT   OUTER   JOIN  CUSTOMERS C ;
 
语句17：
SELECT   *
FROM  ORDERS O  NATURAL  FULL  OUTER   JOIN  CUSTOMERS C ;
 
六、SQL查询的基本原理：两种情况介绍。
第一、    单表查询：根据WHERE条件过滤表中的记录，形成中间表（这个中间表对用户是不可见的）；然后根据SELECT的选择列选择相应的列进行返回最终结果。
第二、    两表连接查询：对两表求积（笛卡尔积）并用ON条件和连接连接类型进行过滤形成中间表；然后根据WHERE条件过滤中间表的记录，并根据SELECT指定的列返回查询结果。
第三、    多表连接查询：先对第一个和第二个表按照两表连接做查询，然后用查询结果和第三个表做连接查询，以此类推，直到所有的表都连接上为止，最终形成一个中间的结果表，然后根据WHERE条件过滤中间表的记录，并根据SELECT指定的列返回查询结果。
理解SQL查询的过程是进行SQL优化的理论依据。
 
七、ON后面的条件（ON条件）和WHERE条件的区别：
 
ON条件：是过滤两个链接表笛卡尔积形成中间表的约束条件。
WHERE条件：在有ON条件的SELECT语句中是过滤中间表的约束条件。在没有ON的单表查询中，是限制物理表或者中间查询结果返回记录的约束。在两表或多表连接中是限制连接形成最终中间表的返回结果的约束。
从这里可以看出，将WHERE条件移入ON后面是不恰当的。推荐的做法是：
ON只进行连接操作，WHERE只过滤中间表的记录。
 
八、总结
连接查询是SQL查询的核心，连接查询的连接类型选择依据实际需求。如果选择不当，非但不能提高查询效率，反而会带来一些逻辑错误或者性能低下。下面总结一下两表连接查询选择方式的依据：
 
1、   查两表关联列相等的数据用内连接。
2、   Col_L是Col_R的子集时用右外连接。
3、   Col_R是Col_L的子集时用左外连接。
4、   Col_R和Col_L彼此有交集但彼此互不为子集时候用全外。
5、   求差操作的时候用联合查询。
多个表查询的时候，这些不同的连接类型可以写到一块。例如：
   SELECT  T1.C1,T2.CX,T3.CY
   FROM  TAB1 T1
        INNER   JOIN  TAB2 T2  ON  (T1.C1 = T2.C2)
        INNER   JOIN  TAB3 T3  ON  (T1.C1 = T2.C3)
        LEFT   OUTER   JOIN  TAB4  ON (T2.C2 = T3.C3) ;
   WHERE  T1.X  > T3.Y ;
上面这个SQL查询是多表连接的一个示范。
 
----全文完。
 
说明：此测试环境的SQL脚本来自孙卫秦《精通Hibernate》一书中的客户订单模型。


本文转自 leizhimin 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/lavasoft/38929，如需转载请自行联系原作者
文章标签：
云数据库 RDS MySQL 版
SQL
关系型数据库
测试技术
Oracle
MySQL
关键词：
SQL查询
SQL连接
SQL连接查询
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