第四章 子查询 T-SQL语言基础

子查询

SQL支持在查询语句中编写查询,或者嵌套其他查询.

最外层查询的结果集会返回给调用者,称为外部查询.

内部查询的结果是供外部查询使用的,也称为子查询.

子查询可以分为独立子查询和相关子查询.独立子查询不依赖于它所属的外部查询,而相关子查询则须依赖于它所属的外部查询.

子查询可以返回一个单独的值(标量),多个值或整个表结果.

4.1 独立子查询

独立子查询是独立于其外部查询的子查询.独立子查询调试起来非常方便,因为总可以把子查询代码独立出来单独运行,并确保它能够正确实现默认的功能.

在逻辑上,独立子查询在执行外部查询之前只要先执行一次,接着外部查询再使用子查询的结果继续进行查询.

4.1.1 独立标量子查询

标量子查询是返回单个值的子查询,而不管它是不是独立子查询.

变量的方法:

-- Order with the maximum order ID
--以下,返回order表中订单ID最大的订单信息.
--通过一个变量,用代码从order表中取出最大的订单ID,再把结果保存在变量中,然后在查询!
USE TSQLFundamentals2008;
DECLARE @maxid AS INT = (SELECT MAX(orderid)
                         FROM Sales.Orders);
SELECT orderid, orderdate, empid, custid
FROM Sales.Orders
WHERE orderid = @maxid;
GO

--声明变量 declare,
--DECLARE @maxid AS INT = (SELECT MAX(orderid) FROM Sales.Orders);----2008的写法!
--2005 的必须单独使用:declare,set
--declare @maxid as int ;
--set @maxid = ( select max(orderid) from Sales.Orders );
--2005的方式:
use TSQLFundamentals2008;
declare @maxid as int ;
set @maxid = ( select max(orderid) from Sales.Orders );
select orderid,orderdate,empid,custid from Sales.Orders
where orderid = @maxid;

通过子查询的方法:

--通过子查询的方法(独立标量子查询),也可以返回表order中订单ID最大的订单信息.
USE TSQLFundamentals2008;
SELECT orderid, orderdate, empid, custid
FROM Sales.Orders
WHERE orderid = (SELECT MAX(O.orderid)
                 FROM Sales.Orders AS O);

独立标量子查询注意点:

--注:对于有效的标量子查询,它的返回值不能超过一个.如果标量子查询返回了多个值,在运行时则可能会失败

-- 独立的标量子查询 运行的条件:
-- 以下查询的目的是返回由姓氏(lastname)以字母B开头的雇员处理过的订单ID.但是,子查询返回所有姓氏以字母B开头的雇员ID,外部查询则返回雇员ID与子查询结果相等的订单的ID.
-- --因为等号运算符期望它左右两边都是单值表达式,所有它会认为其右边的子查询是标量的.因为子查询潜在地可能返回多个值,所以这里选择使用等号运算符和标量子查询是错误的.如果子查询返回了多个值,查询将失败. 

-- 以下子查询:(SELECT E.empid FROM HR.Employees AS E WHERE E.lastname LIKE N'B%');只返回一个值,所以可以运行的
SELECT orderid
FROM Sales.Orders
WHERE empid =
  (SELECT E.empid
   FROM HR.Employees AS E
   WHERE E.lastname LIKE N'B%');
GO

-- 以下就会报错,因为它的独立子查询,返回的值有两个!
SELECT orderid
FROM Sales.Orders
WHERE empid =
  (SELECT E.empid
   FROM HR.Employees AS E
   WHERE E.lastname LIKE N'D%');
GO

-- 如果标量子查询没有返回任何值,其结果就转换为NULL!
-- 以下子查询没有任何返回值
SELECT orderid
FROM Sales.Orders
WHERE empid =
  (SELECT E.empid
   FROM HR.Employees AS E
   WHERE E.lastname LIKE N'A%');

4.1.2 独立多值子查询

多值子查询是在一个列中返回多个值的子查询,而不管子查询是不是独立的.

--in谓词
SELECT orderid
FROM Sales.Orders
WHERE empid IN
  (SELECT E.empid
   FROM HR.Employees AS E
   WHERE E.lastname LIKE N'D%');

--以上和以下,类似地,可能会遇到很多其他既可以用子查询,又可以用联接来解决的问题.
--一些情况下,数据库对这两种查询的解释是一样的;另一些情况下,对二者的解释则是不同的

--方法:对于给定的任务,先用直观的形式写出能解决问题的查询语句;如果对它的运行的性能不满意,调整方法之一就是尝试重构查询.这样的查询重构可以包括用联接取代子查询,或者用子查询取代联接.
SELECT O.orderid
FROM HR.Employees AS E
  JOIN Sales.Orders AS O
    ON E.empid = O.empid
WHERE E.lastname LIKE N'D%';

-- Orders placed by US customers
-- 返回由美国客户下的所有订单
SELECT custid, orderid, orderdate, empid
FROM Sales.Orders
WHERE custid IN
  (SELECT C.custid
   FROM Sales.Customers AS C
   WHERE C.country = N'USA');

-- Customers who placed no orders
-- 和其他谓词一样,可以使用NOT逻辑运算符来否定IN谓词.
-- 注:为了遵循最佳实践,在子查询返回的结果中应该排除NULL值!
SELECT custid, companyname
FROM Sales.Customers
WHERE custid NOT IN
  (SELECT O.custid
   FROM Sales.Orders AS O);
GO
--注:在子查询中指定一个DISTINCT子句是否会有助于提高性能?因为相同的客户ID在Orders表中可能出现多次.数据库引擎足够聪明,它指定应该删除重复的值,而不必非要显式地要求它这么做,所以这个问题就不必我们多费心了.

-- Missing order IDs
-- 一条查询语句中同时使用多个独立子查询(既有单值查询,也有多值查询)
USE tempdb;
IF OBJECT_ID('dbo.Orders') IS NOT NULL DROP TABLE dbo.Orders;
GO

-- select into语句,用于创建一个目标表,并用查询的结果集来填充该表
SELECT *
INTO dbo.Orders
FROM TSQLFundamentals2008.Sales.Orders
WHERE orderid % 2 = 0;

SELECT n
FROM dbo.Nums
WHERE n BETWEEN (SELECT MIN(O.orderid) FROM dbo.Orders AS O)
            AND (SELECT MAX(O.orderid) FROM dbo.Orders AS O)
  AND n NOT IN (SELECT O.orderid FROM dbo.Orders AS O);

-- CLeanup 清理测试数据
DROP TABLE tempdb.dbo.Orders;

4.2 相关子查询

相关子查询是指引用了外部查询中出现的表的列的子查询.这意味着子查询要依赖于外部查询,不能独立地调用它.

在逻辑上,子查询会为每个外部行单独计算一次.

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-- Correlated Subqueries
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-- Orders with maximum order ID for each customer
USE TSQLFundamentals2008;

--以下为一个相关子查询
--1.外部查询对Orders表的一个名为O1的实例进行查询,由它筛选出订单ID等于子查询返回值的订单.
--2.子查询从Orders表的另一个名为O2的实例筛选出内部客户ID等于外部客户ID的订单,并返回筛选出的订单中最大的订单ID.
--理解:对于O1中的每一行,子查询负责返回当前客户的最大订单ID.如果O1中某行的订单ID和子查询返回的订单ID匹配,那么O1中的这个订单ID就是当前客户的最大订单ID,在这种情况下,查询便会返回O1表中的这个行
SELECT custid, orderid, orderdate, empid
FROM Sales.Orders AS O1
WHERE orderid =
  (SELECT MAX(O2.orderid)
   FROM Sales.Orders AS O2
   WHERE O2.custid = O1.custid);

--相关子查询通常比独立子查询要难理解.一种有用的方法:将注意力集中在外部表的某一行,再来理解针对改行所进行的逻辑处理.
--以下,就是查找出客户为85的最大订单ID号,然后在与外部行进行比较,匹配的话,说明该外部行的订单ID就是当前客户的最大订单ID
SELECT MAX(O2.orderid)
FROM Sales.Orders AS O2
WHERE O2.custid = 85;

--可以转换成多值的独立子查询,先找到每个客户的最大订单ID,然后在通过这个ID值来匹配出来
SELECT custid, orderid, orderdate, empid
FROM Sales.Orders
where orderid in(
SELECT max(orderid)
FROM Sales.Orders
group by custid) order by custid asc

--另一个相关子查询
-- Percentage of store total
SELECT orderid, custid, val,
  CAST(100. * val / (SELECT SUM(O2.val)
                     FROM Sales.OrderValues AS O2
                     WHERE O2.custid = O1.custid)
       AS NUMERIC(5,2)) AS pct
FROM Sales.OrderValues AS O1
ORDER BY custid, orderid;

4.2.1 EXISTS谓词

支持一个名为EXISTS谓词,它的输入是一个子查询;如果子查询能够返回任何行,该谓词则返回TRUE,否则返回FALSE.

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-- EXISTS
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-- Customers from Spain who placed orders
SELECT custid, companyname,country
FROM Sales.Customers AS C
WHERE country = N'Spain'
  AND EXISTS
    (SELECT * FROM Sales.Orders AS O
     WHERE O.custid = C.custid);
--以上,对Customers表的外部查询只筛选出来自Spain和EXISTS谓词为TRUE(如果当前客户在Orders表中有相关的订单).
--日常英文解释:从Customers表中选择一个客户ID和公司列名称,要求该客户的国家等于Spain,而且在Orders表中至少存在一个订单满足订单的客户ID和该客户的客户ID相同

-- Customers from Spain who didn't place Orders
--和其他谓词一样,可以用NOT逻辑运算符来否定EXISTS谓词.
SELECT custid, companyname
FROM Sales.Customers AS C
WHERE country = N'Spain'
  AND NOT EXISTS
    (SELECT * FROM Sales.Orders AS O
     WHERE O.custid = C.custid);

--EXISTS!
--对于EXISTS谓词使用,在其子查询的SELECT列表中使用星号(*)在逻辑上并不是一种不好的实践方式.
--EXISTS谓词只关心是否存在匹配行,而不考虑SELECT列表中指定的列,好像整个SELECT子句是多余的...
--观点:查询语句应该尽可能保持自然和直观,除非有非常令人信服的理由,才可以牺牲代码在这方面的要求.
--书中的观点:EXISTS(SELECT * FROM ...)这种形式比 EXISTS(SELECT 1 FROM ...)要直观得多.与牺牲代码的可读性而付出的代价相比,由解析通配符(*)带来的额外开销是次要的,不值得为节省这点开销而牺牲代码的可读性.

--EXISTS谓词注意点:EXISTS谓词使用的是二值逻辑,而不是三值逻辑.

4.3 高级子查询

4.3.1 返回前一个或后一个记录

use TSQLFundamentals2008
--Order表,对于每个订单,返回当前订单的信息和它的前一个订单的ID.逻辑概念就是:小于当前值的最大值!
--prevorderid 当前订单的前一个订单的orderid,子查询为第一个订单返回一个null值.
SELECT orderid, orderdate, empid, custid,
  (SELECT MAX(O2.orderid)
   FROM Sales.Orders AS O2
   WHERE O2.orderid < O1.orderid) AS prevorderid
FROM Sales.Orders AS O1;

--返回当前订单信息和它的下一个订单的ID.逻辑概念:大于当前值的最小值!
--nextorderid 当前订单的下一个订单的orderid,子查询为最后一个订单返回一个NULL值.
SELECT orderid, orderdate, empid, custid,
  (SELECT MIN(O2.orderid)
   FROM Sales.Orders AS O2
   WHERE O2.orderid > O1.orderid) AS nextorderid
FROM Sales.Orders AS O1;

4.3.2 连续聚合(Running Aggregate)

连续聚合是一种对累积数据(通常是按时间顺序)执行的聚合.

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-- Running Aggregates
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SELECT orderyear, qty
FROM Sales.OrderTotalsByYear;

--需求:返回每年的订单年份,订货量,以及连续几年的总订货量(每一年返回截止到该年的订货量的总和).
--思路:
--1.先对这个视图的一个实例(称为o1)进行查询,返回每一年的订单年份和订货量.
--2.再对这个视图的另一个实例(称为o2)使用相关子查询,计算连续的总订货量.
--注:子查询应该在o2中筛选出所有订单年份小于或等于o1中当前年份的所有行,并计算o2中这些行的订货量之和.

SELECT orderyear, qty,
  (SELECT SUM(O2.qty)
   FROM Sales.OrderTotalsByYear AS O2
   WHERE O2.orderyear <= O1.orderyear) AS runqty
FROM Sales.OrderTotalsByYear AS O1
ORDER BY orderyear;

4.3.3 行为不当(Misbehaving)的子查询

null的问题

****当对至少返回一个NULL值的子查询使用NOT IN谓词时,外部查询总会返回一个空集.

子查询列名中的替换错误