Базы данных: конспект лекций

1. Оператор Select – базовый оператор языка структурированных запросов

Центральное место в языке структурированных запросов SQL занимает оператор Select, с помощью которого реализуется самая востребованная операция при работе с базами данных – запросы.

Оператор Select осуществляет вычисление выражений как реляционной, так и псевдореляционной алгебры. В данном курсе мы рассмотрим реализацию только уже пройденных нами унарных и бинарных операций реляционной алгебры, а также осуществление запросов, с помощью так называемых подзапросов.

Кстати, необходимо заметить, что в случае работы с операциями реляционной алгебры в результирующих отношениях могут появляться дублирующие кортежи. В правилах языка структурированных запросов нет строгого запрещения на присутствие повторяющихся строк в отношениях (в отличие от обычной реляционной алгебры), поэтому исключать дубликаты из результата не обязательно.

Итак, рассмотрим базовую структуру оператора Select. Она достаточно проста и включает в себя следующие стандартные обязательные фразы:

На месте многоточия в каждой строчке должны стоять отношения, атрибуты и условия конкретной базы данных и задания к ней. В самом общем случае базовая структура Select должна выглядеть следующим образом:

Таким образом, выбираем мы атрибуты из схемы отношений (заголовки некоторых столбцов), при этом указывая, из каких отношений (а их, как видно, может быть несколько) мы производим нашу выборку и, наконец, на основании каких условий мы останавливаем свой выбор на тех или иных кортежах.

Важно заметить, что ссылки на атрибуты происходят с помощью их имен.

Таким образом, получается следующий алгоритм работы этого базового оператора Select:

1) запоминаются условия выборки кортежей из отношения;

2) проверяется, какие кортежи удовлетворяют указанным свойствам. Такие кортежи запоминаются;

3) на выход выводятся перечисленные в первой строчке базовой структуры оператора Select атрибуты со своими значениями. (Если говорить о табличной форме записи отношения, то выведутся те столбцы таблицы, заголовки которых были перечислены как необходимые атрибуты; разумеется, столбцы выведутся не полностью, в каждом из них останутся только те кортежи, которые удовлетворили названным условиям.)

Рассмотрим пример.

Пусть нам дано следующее отношение r₁, как фрагмент некой базы данных книжного магазина:

Пусть также нам дано следующее выражение с оператором Select:

Результатом этого оператора будет следующий фрагмент кортежа:

(В дальнейшем мы подвергнем рассмотрению множество примеров реализации запросов с использованием этой базовой структуры и ее применение изучим очень подробно.)

2. Унарные операции на языке структурированных запросов

В этом параграфе мы рассмотрим, как реализуются на языке структурированных запросов с помощью оператора Select уже знакомые нам унарные операции выборки, проекции и переименования.

Важно заметить, что если раньше мы могли работать только с отдельными операциями, то даже один оператор Select в общем случае позволяет определить целое выражение реляционной алгебры, а не какую-то одну операцию.

Итак, перейдем непосредственно к анализу представления унарных операций на языке структурированных запросов.

1. Операция выборки.

Операция выборки на языке SQL реализуется оператором Select следующего вида:

Здесь вместо того, чтобы писать «все атрибуты», можно использовать значок «*». В теории языка структурированных запросов этот значок означает выбор всех атрибутов из схемы отношения.

Условие выборки здесь (и во всех остальных реализациях операций) записывается в виде логического выражения со стандартными связками not (не), and (и), or (или). На атрибуты отношения ссылаемся посредством их имен.

Рассмотрим пример. Определим следующую схему отношения:

Здесь, как уже упоминалось ранее, подчеркнутые атрибуты образуют ключ отношения.

Составим оператор Select следующего вида, реализующий унарную операцию выборки:

Понятно, что в результат этого оператора машина выведет успеваемость студента с номером зачетки сто за шестой семестр.

2. Операция проекции.

Операция проекции на языке структурированных запросов реализуется даже проще, чем операция выборки. Напомним, что при применении операции проекции выбираются не строки (как при применении операции выборки), а столбцы. Поэтому достаточно перечислить заголовки нужных столбцов (т. е. имена атрибутов), без указания каких-либо посторонних условий. Итого, получаем оператор следующего вида:

После применения этого оператора машина выдаст те столбцы таблицы-отношения, имена которых были указаны в первой строчке этого оператора Select.

Как мы уже упоминали ранее, повторяющиеся строки и столбцы исключать из результирующего отношения не обязательно. Но если в заказе или в задании требуется обязательно элиминировать дубликаты, следует использовать специальную опцию языка структурированных запросов – distinct. Эта опция задает автоматическое исключение дубликатов кортежей из отношения. С применением этой опции оператор Select будет выглядеть следующим образом:

В языке SQL существует специальное обозначение для необязательных элементов выражений – квадратные скобки […]. Поэтому в самом общем виде операция проекции будет выглядеть следующим образом:

Однако если результат применения операции гарантированно не содержит дубликатов или же дубликаты все-таки допустимы, то опцию distinct лучше не указывать, чтобы не загромождать запись, т. е. из соображений производительности работы оператора.

Рассмотрим пример, иллюстрирующий возможность стопроцентной уверенности в отсутствии дубликатов. Пусть дана уже известная нам схема отношений:

Пусть дан следующий оператор Select:

Здесь, как легко видеть, три возвращающихся оператором атрибута образуют ключ отношения. Именно поэтому опция distinct становится излишней, ведь дубликатов гарантированно не будет. Это следует из требования, накладываемого на ключи, называемого ограничением уникальности. Подробнее это свойство мы рассмотрим дальше, но если атрибут ключевой, то дубликатов в нем нет.