MySQL基础笔记（三） 复杂查询

所谓复杂查询，指涉及多个表、具有嵌套等复杂结构的查询。这里简要介绍典型的几种复杂查询格式。

一、连接查询

连接是区别关系与非关系系统的最重要的标志。通过连接运算符可以实现多个表查询。连接查询主要包括内连接、外连接等。

假设有Student和Grade两个表如下：

+-----+--------+-------+     +-----+------------+--------+
| sID | sName  | sDept |     | gID | gCourse    | gScore |
+-----+--------+-------+     +-----+------------+--------+
|   1 | Paul   | CS    |     |   1 | Math       |     87 |
|   2 | Oliver | MS    |     |   2 | English    |     95 |
|   3 | Jack   | SE    |     |   3 | Physics    |     76 |
|   4 | Robin  | CS    |     |   7 | Philosophy |     76 |
+-----+--------+-------+     +-----+------------+--------+

1.1 内连接

内连接（INNER JOIN）使用比较运算符进行表间列数据的比较操作，并列出这些表中与连接条件相匹配的数据行，组合成新的记录。

当比较操作符是=时，称为等值连接：

SELECT * FROM Student INNER JOIN Grade ON Student.sID = Grade.gID;

等价于

SELECT * FROM Student,Grade WHERE Student.sID = Grade.gID;

结果如下：

+-----+--------+-------+-----+---------+--------+
| sID | sName  | sDept | gID | gCourse | gScore |
+-----+--------+-------+-----+---------+--------+
|   1 | Paul   | CS    |   1 | Math    |     87 |
|   2 | Oliver | MS    |   2 | English |     95 |
|   3 | Jack   | SE    |   3 | Physics |     76 |
+-----+--------+-------+-----+---------+--------+

可以看出，在内连接查询中，只有满足条件的记录才能出现在结果关系中。

1.2 外连接

与内连接不同的是，外连接返回的查询结果集中不仅包含符合连接条件的行，而且还包括左表（左连接）、右表（右连接）或两个表（全外连接）中的所有数据行。

1.2.1 左连接

LEFT JOIN（左连接），即LEFT OUTER JOIN，返回左表的全部记录，即使右表中没有对应匹配记录。

SELECT * FROM Student LEFT JOIN Grade ON Student.sID = Grade.gID;

结果如下：

+-----+--------+-------+------+---------+--------+
| sID | sName  | sDept | gID  | gCourse | gScore |
+-----+--------+-------+------+---------+--------+
|   1 | Paul   | CS    |    1 | Math    |     87 |
|   2 | Oliver | MS    |    2 | English |     95 |
|   3 | Jack   | SE    |    3 | Physics |     76 |
|   4 | Robin  | CS    | NULL | NULL    |   NULL |
+-----+--------+-------+------+---------+--------+

1.2.2 右连接

RIGHT JOIN（右连接），即RIGHT OUTER JOIN，返回右表的全部记录，即使左表中没有对应匹配记录。

SELECT * FROM Student RIGHT JOIN Grade ON Student.sID = Grade.gID;

结果如下：

+------+--------+-------+-----+------------+--------+
| sID  | sName  | sDept | gID | gCourse    | gScore |
+------+--------+-------+-----+------------+--------+
|    1 | Paul   | CS    |   1 | Math       |     87 |
|    2 | Oliver | MS    |   2 | English    |     95 |
|    3 | Jack   | SE    |   3 | Physics    |     76 |
| NULL | NULL   | NULL  |   7 | Philosophy |     76 |
+------+--------+-------+-----+------------+--------+

1.2.3 全连接

FULL JOIN（全连接），即FULL OUTER JOIN，返回左表、右表的全部记录，即使没有对应的匹配记录。

**注意：**MySQL不支持FULL JOIN，不过可以通过UNION关键字来合并 LEFT JOIN 与 RIGHT JOIN来模拟。

SELECT * FROM Student LEFT JOIN Grade ON Student.sID = Grade.gID
UNION
SELECT * FROM Student RIGHT JOIN Grade ON Student.sID = Grade.gID;

结果如下：

+------+--------+-------+------+------------+--------+
| sID  | sName  | sDept | gID  | gCourse    | gScore |
+------+--------+-------+------+------------+--------+
|    1 | Paul   | CS    |    1 | Math       |     87 |
|    2 | Oliver | MS    |    2 | English    |     95 |
|    3 | Jack   | SE    |    3 | Physics    |     76 |
|    4 | Robin  | CS    | NULL | NULL       |   NULL |
| NULL | NULL   | NULL  |    7 | Philosophy |     76 |
+------+--------+-------+------+------------+--------+

另外，如果在一个连接查询中涉及到的两个表是同一个表，这种查询称为自连接查询。为了防止产生二义性，自连接查询中通常对表使用别名。

二、子查询

子查询是指一个查询语句嵌套在另一个查询语句内部的查询。在 SELECT 子句中先计算子查询，子查询结果作为外层另一个查询的过滤条件。

子查询中常用的操作符有ANY、SOME、ALL、EXISTS、IN，也可以使用比较运算符。子查询可以添加到 SELECT、UPDATE 和 DELETE 语句中，而且可以进行多层嵌套。

2.1 在条件表达式中产生标量的子查询

SELECT *
FROM score
WHERE id = (SELECT event_id
            FROM event
            WHERE date='2015-07-01'
            AND type='Q'); 

所谓标量，就是单个属性的一个原子值。当子查询出现在 WHERE 子句中的比较运算符（= ,>, >= ,< , <= ,<>）的右边，其输出结果应该只有一个才对。很容易理解，如果返回多条结果，就无法进行比较，系统就会报错。

又如：

SELECT * FROM teacher WHERE birth = MIN(birth);  /*错误*/

这个查询是错的！因为MySQL不允许在子句里面使用统计函数，所以改用子查询：

SELECT *
FROM teacher
WHERE birth = (SELECT MIN(birth)
               FROM teacher);

2.2 在条件表达式中产生集合的子查询

如果子查询的输出是一个结果集合，可以通过 ANY、ALL、IN 进行比较。

2.2.1 ANY与SOME

ANY和SOME关键字是同义词，表示满足其中任一条件。它们允许创建一个表达式对子查询的返回结果集进行比较：

SELECT num1
FROM t1
WHERE num1 > ANY(SELECT num2
                 FROM t2);

上面的子查询返回 t2 的 num2 列，然后将 t1 中的 num1 值与之进行比较，只要大于 num2 的任何一个值，即为符合查询条件的结果。

等价于：

SELECT num1
FROM t1
WHERE num1 > SOME(SELECT num2
                  FROM t2);

2.2.2 ALL

与ANY/SOME不同，使用ALL时需要同时满足所有内层查询的条件。

SELECT num1
FROM t1
WHERE num1 > ALL(SELECT num2
                 FROM t2);

上面的子查询还是返回 t2 的 num2 列，然后将 t1 中的 num1 值与之进行比较。但是只有大于所有 num2 值的 num1 才是符合查询条件的结果。

2.2.3 IN

IN关键字后接一个子查询，若在子查询结果集中，返回true，否则返回false。与之相对的是NOT IN。

SELECT num1
FROM t1
WHERE num1 IN (SELECT num2
               FROM t2);

2.3 在条件表达式中测试空/非空的子查询

EXISTS关键字后接一个任意的子查询，系统对子查询进行运算以判断它是否返回行。

• 若至少返回一行，那么 EXISTS 的结果为 true，此时外层查询语句将进行查询；
• 若没有返回任何行，那么 EXISTS 的结果为 false，此时外层语句将不进行查询。

SELECT sName
FROM Student
WHERE EXISTS (SELECT *
              FROM Grade
              WHERE gScore < 60);

EXISTS和NOT EXISTS的结果只取决于是否会返回行，而不取决于这些行的内容。

2.4 关联子查询

一般的子查询只计算一次，其结果用于外层查询。但关联子查询需要计算多次。

子查询中使用了主查询中的某些字段，主查询每扫描一行都要执行一次子查询，这种子查询称为关联子查询（Correlated Subquery）。

SELECT sName
FROM Student
WHERE '450' NOT IN (SELECT courseID
                    FROM Course
                    WHERE sID = Student.sID);

上面的子查询中使用了 Student 表的 sID 字段。对于 Student 表中每一个 sID 都会执行一次子查询。

2.5 FROM子句中的子查询

子查询可以用括号括起来作为一个关系，从而出现在 FROM 列表中。由于子查询的结果关系没有正式的名字，故必须给它取一个别名。

SELECT *
FROM Grade,
    (SELECT * FROM Student WHERE sDept='CS')x
WHERE x.sID=Grade.gID;

x 就是子查询的结果关系的别名。

三、合并查询结果

利用UNION或UNION ALL关键字，可以将多个 SELECT 语句的结果组合成单个结果集。合并时，两个表对应的列数和数据类型必须相同。

• UNION：合并查询结果时，删除重复的记录，返回的行都是唯一的。
• UNION ALL：合并查询结果时，不删除重复行。

3.1 UNION ALL

SELECT * FROM Student
UNION ALL
SELECT * FROM Student;

结果如下：

+-----+--------+-------+
| sID | sName  | sDept |
+-----+--------+-------+
|   1 | Paul   | CS    |
|   2 | Oliver | MS    |
|   3 | Jack   | SE    |
|   4 | Robin  | CS    |
|   1 | Paul   | CS    |
|   2 | Oliver | MS    |
|   3 | Jack   | SE    |
|   4 | Robin  | CS    |
+-----+--------+-------+

3.2 UNION

SELECT * FROM Student
UNION
SELECT * FROM Student;

结果如下：

+-----+--------+-------+
| sID | sName  | sDept |
+-----+--------+-------+
|   1 | Paul   | CS    |
|   2 | Oliver | MS    |
|   3 | Jack   | SE    |
|   4 | Robin  | CS    |
+-----+--------+-------+

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