初级篇—第三章多表查询

为什么需要多表查询

多表查询，也称为关联查询，指两个或更多个表一起完成查询操作。

• 前提条件：这些一起查询的表之间是有关系的（一对一、一对多），它们之间一定是有关联字段，这个关联字段可能建立了外键，也可能没有建立外键。比如：员工表和部门表，这两个表依靠“部门编号”进行关联

一个案例引发的多表连接

• 员工表，部门表，还有所在地址的表，员工表与部门表通过部门ID进行管理，部门表和地址表通过地址ID关联

这三张表可以放在一个表中吗？理论是可以的，但是实际上不会这样做

• 冗余数据，放在一个表中，那我们的每个员工都需要带着部门的相关数据(比如300个员工，5个部门具体信息和300个部门ID的信息，分表部门信息只需要存储5条，但是不分表，需要存储300条部门的具体信息)
  • 且如果这个员工没部门，后面都是null，反之部门没员工，但是该部门信息前面的员工数据都null
• 字段太多，持久化的数据是存储在磁盘中，读取到内存中需要I/O操作，字段太多，表示数据大，每次I/O读取的数据量就会变少，导致I/O次数多
• 再者说，这样分开，我们查其中一张表，就不会涉及到其他表的锁定问题

初代查询

#案例：查询员工的姓名及其部门名称
SELECT last_name, department_name
FROM employees, departments;

• 查询了2889行数据

SELECT COUNT(employee_id) FROM employees;
#输出107行
SELECT COUNT(department_id)FROM departments;
#输出27行
SELECT 107*27 FROM DUAL;

• 我们把上述多表查询中出现的问题称为：笛卡尔积的错误。

笛卡尔积（或交叉连接）的理解

笛卡尔乘积是一个数学运算。假设我有两个集合 X 和 Y，那么 X 和 Y 的笛卡尔积就是 X 和 Y 的所有可能组合，也就是第一个对象来自于 X，第二个对象来自于 Y 的所有可能。组合的个数即为两个集合中元素个数的乘积数。

笛卡尔积的错误会在下面条件下产生：

• 省略多个表的连接条件（或关联条件）
• 连接条件（或关联条件）无效
• 所有表中的所有行互相连接

为了避免笛卡尔积， 可以在 WHERE 加入有效的连接条件。

• 加入连接条件后，查询语法：

#案例：查询员工的姓名及其部门名称
SELECT last_name, department_name
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;

• 在表中有相同列时，在列名之前加上表名前缀。

多表查询分类

等值连接 vs 非等值连接

等值连接

#查询员工和员工的部门名
SELECT last_name, department_name
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;
#区分重复的列名
SELECT employees.last_name, departments.department_name,employees.department_id
FROM employees, departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id;
#表的别名
SELECT e.employee_id, e.last_name, e.department_id, d.department_id, d.location_id
FROM employees e , departments d
WHERE e.department_id = d.department_id;

• 等值连接就是两张表的连接条件是用等号进行连接
• 多个表中有相同列时，必须在列名之前加上表名前缀。在不同表中具有相同列名的列可以用 表名 加以区分。
• 连接 n个表,至少需要n-1个连接条件。比如，连接三个表，至少需要两个连接条件。
• 需要注意的是，如果我们使用了表的别名，在查询字段中、过滤条件中就只能使用别名进行代替，不能使用原有的表名，否则就会报错。

阿里开发规范 ：

强制 对于数据库中表记录的查询和变更，只要涉及多个表，都需要在列名前加表的别名（或表名）进行限定。

说明 ：对多表进行查询记录、更新记录、删除记录时，如果对操作列没有限定表的别名（或表名），并且操作列在多个表中存在时，就会抛异常。

正例 ：select t1.name from table_first as t1 , table_second as t2 where t1.id=t2.id;

反例 ：在某业务中，由于多表关联查询语句没有加表的别名（或表名）的限制，正常运行两年后，最近在某个表中增加一个同名字段，在预发布环境做数据库变更后，线上查询语句出现出1052 异常：Column ‘name’ in field list is ambiguous。

非等值连接

#查询员工名，员工工资和员工的工资水平
select e.`last_name`,e.`salary`,j.`grade_level`
from employees as e,job_grades as j
WHERE e.salary BETWEEN j.lowest_sal AND j.highest_sal;`job_grades`;

自连接 vs 非自连接

自连接

SELECT CONCAT(worker.last_name ,' works for ', manager.last_name)
FROM employees worker, employees manager
WHERE worker.manager_id = manager.employee_id ;

• 当table1和table2本质上是同一张表，只是用取别名的方式虚拟成两张表以代表不同的意义
• 非自连接，就是两个连接的表不是同一张表

内连接VS外连接

• 内连接: 合并具有同一列的两个以上的表的行, 结果集中不包含一个表与另一个表不匹配的行
• 外连接: 两个表在连接过程中除了返回满足连接条件的行以外还返回左（或右）表中不满足条件的行 ，这种连接称为左（或右） 外连接。没有匹配的行时, 结果表中相应的列为空(NULL)。
  • 如果是左外连接，则连接条件中左边的表也称为 主表 ，右边的表称为 从表 。
  • 如果是右外连接，则连接条件中右边的表也称为 主表 ，左边的表称为 从表 。
  • 主表完全显示，从表不匹配的数据就显示null

SQL92：使用(+)创建连接

• 在 SQL92 中采用（+）代表从表所在的位置。即左或右外连接中，(+) 表示哪个是从表。
• Oracle 对 SQL92 支持较好，而 MySQL 则不支持 SQL92 的外连接。

#左外连接
SELECT last_name,department_name
FROM employees ,departments
WHERE employees.department_id = departments.department_id(+);
#右外连接
SELECT last_name,department_name
FROM employees ,departments
WHERE employees.department_id(+) = departments.department_id;

• 而且在 SQL92 中，只有左外连接和右外连接，没有满（或全）外连接。

SQL99语法实现多表查询

使用JOIN…ON子句创建连接的语法结构：

SELECT table1.column, table2.column,table3.column
FROM table1
JOIN table2 ON table1 和 table2 的连接条件
JOIN table3 ON table2 和 table3 的连接条件

SQL99 采用的这种嵌套结构非常清爽、层次性更强、可读性更强，即使再多的表进行连接也都清晰可见。如果你采用 SQL92，可读性就会大打折扣。
语法说明：

• 可以使用 ON 子句指定额外的连接条件。
• 这个连接条件是与其它条件分开的。
• ON 子句使语句具有更高的易读性。
• 关键字 JOIN、INNER JOIN、CROSS JOIN 的含义是一样的，都表示内连接

内连接的实现

语法

SELECT 字段列表
FROM A表 INNER JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;

#查询员工的ID和员工姓名和对应的员工部门地址的ID
SELECT e.employee_id, e.last_name, e.department_id, d.department_id, d.location_id
FROM employees e JOIN departments d  #employees e INNER JOIN departments d
ON (e.department_id = d.department_id);

• 用内连接查询出106行数据

外连接的实现

左外连接

语法

#实现查询结果是A
SELECT 字段列表
FROM A表 LEFT JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;

SELECT e.last_name, e.department_id, d.department_name
FROM employees e LEFT OUTER JOIN departments d # employees e LEFT  JOIN departments d
ON (e.department_id = d.department_id) ;

• 使用左外连接查询出107行数据

右外连接

#实现查询结果是A
SELECT 字段列表
FROM A表 LEFT JOIN B表 ON 关联条件
WHERE 等其他子句;

SELECT e.last_name, e.department_id, d.department_name
FROM employees e RIGHT OUTER JOIN departments d #employees e RIGHT  JOIN departments d
ON (e.department_id = d.department_id) ;

• 查询出122行数据

需要注意的是，LEFT JOIN 和 RIGHT JOIN 只存在于 SQL99 及以后的标准中，在 SQL92 中不存在，只能用 (+) 表示。

满外连接

• 满外连接的结果 = 左右表匹配的数据 + 左表没有匹配到的数据 + 右表没有匹配到的数据。
• SQL99是支持满外连接的。使用FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN来实现。
• 需要注意的是，MySQL不支持FULL JOIN，但是可以用 LEFT JOIN UNION RIGHT join代替。

UNION的使用

合并查询结果 利用UNION关键字，可以给出多条SELECT语句，并将它们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，并且相互对应。各个SELECT语句之间使用UNION或UNIONALL关键字分隔。
语法格式：

SELECT column,... FROM table1
UNION [ALL]
SELECT column,... FROM table2

注意：执行UNION ALL语句时所需要的资源比UNION语句少。如果明确知道合并数据后的结果数据不存在重复数据，或者不需要去除重复的数据，则尽量使用UNION ALL语句，以提高数据查询的效率。

#查询部门编号>90或邮箱包含a的员工信息
#方式1
SELECT * FROM employees WHERE email LIKE '%a%' OR department_id>90;
#方式2
SELECT * FROM employees WHERE email LIKE '%a%'
UNION
SELECT * FROM employees WHERE department_id>90;

#查询中国用户中男性的信息以及美国用户中年男性的用户信息
SELECT id,cname FROM t_chinamale WHERE csex='男'
UNION ALL
SELECT id,tname FROM t_usmale WHERE tGender='male';

7种SQL JOINS的实现

#中图：内连接 A∩B
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`;

#左上图：左外连接
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`;

#右上图：右外连接
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`;

#左中图：A - A∩B
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE d.`department_id` IS NULL

#右中图：B-A∩B
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE e.`department_id` IS NULL

#左下图
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE d.`department_id` IS NULL
UNION ALL #没有去重操作，效率高
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`;

#右下图
#左中图 + 右中图 A ∪B- A∩B 或者 (A - A∩B) ∪ （B - A∩B）
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE d.`department_id` IS NULL
UNION ALL
SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE e.`department_id` IS NULL

SQL99语法新特性

自然连接

SQL99 在 SQL92 的基础上提供了一些特殊语法，比如 NATURAL JOIN 用来表示自然连接。我们可以把自然连接理解为 SQL92 中的等值连接。它会帮你自动查询两张连接表中 所有相同的字段 ，然后进行 等值连接 。

在SQL92标准中：

SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
AND e.`manager_id` = d.`manager_id`;

在 SQL99 中你可以写成：

SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e NATURAL JOIN departments d;

USING连接

当我们进行连接的时候，SQL99还支持使用 USING 指定数据表里的 同名字段 进行等值连接。但是只能配合JOIN一起使用。比如：

SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e JOIN departments d
USING (department_id)

你能看出与自然连接 NATURAL JOIN 不同的是，USING 指定了具体的相同的字段名称，你需要在 USING的括号 () 中填入要指定的同名字段。同时使用JOIN…USING 可以简化 JOIN ON 的等值连接。它与下面的 SQL 查询结果是相同的：

SELECT employee_id,last_name,department_name
FROM employees e ,departments d
WHERE e.department_id = d.department_id;

表连接的约束条件可以有三种方式：WHERE, ON, USING

• WHERE：适用于所有关联查询
• ON ：只能和JOIN一起使用，只能写关联条件。虽然关联条件可以并到WHERE中和其他条件一起写，但分开写可读性更好。
• USING：只能和JOIN一起使用，而且要求两个关联字段在关联表中名称一致，而且只能表示关联字段值相等

练习

# 1.显示所有员工的姓名，部门号和部门名称。
SELECT t1.last_name,t1.department_id,t2.department_name
FROM employees t1 
LEFT JOIN departments t2 #这里说了是所有员工，所以是左外连接
ON t1.department_id = t2.department_id;

# 2.查询90号部门员工的job_id和90号部门的location_id
SELECT t1.job_id,t2.location_id
FROM employees t1 
INNER JOIN departments t2
ON t1.department_id = t2.department_id
WHERE t1.department_id = 90;

SELECT t1.job_id,t2.location_id
FROM employees e, departments d
WHERE e.`department_id` = d.`department_id`
AND e.`department_id` = 90;

# 3.选择所有有奖金的员工的 last_name , department_name , location_id , city
SELECT t1.`last_name`,t2.`department_name`,t3.`location_id`,t3.`city`
FROM employees t1
LEFT JOIN departments t2 ON t1.department_id = t2.department_id
LEFT JOIN locations t3 ON t2.location_id = t3.location_id
WHERE t1.commission_pct IS NOT NULL;

# 4.选择city在Toronto工作的员工的 last_name , job_id , department_id , department_name
SELECT t1.last_name, t1.`job_id`,t1.`department_id`,t2.`department_name`
FROM employees t1
INNER JOIN departments t2 ON t1.department_id = t2.department_id
INNER JOIN locations t3 ON t2.location_id = t3.location_id
WHERE t3.city = 'Toronto';

# 5.查询员工所在的部门名称、部门地址、姓名、工作、工资，其中员工所在部门的部门名称为’Executive’
SELECT t2.`department_name`, t3.`street_address`,t1.`last_name`,t1.`salary`,t1.`job_id`
FROM employees t1 
INNER JOIN departments t2 ON t1.department_id = t2.department_id
INNER JOIN locations t3 ON t2.`location_id` = t3.`location_id`
WHERE t2.`department_name` = 'Executive';

# 6.选择指定员工的姓名，员工号，以及他的管理者的姓名和员工号，结果类似于下面的格式
#employees Emp# manager Mgr#
#kochhar 101 king 100
SELECT CONCAT(t1.`last_name`,' ',t1.`employee_id` ,' ',t2.`last_name`,' ',t2.`employee_id`)
FROM  employees t1
INNER JOIN employees t2 ON t1.`manager_id` = t2.`employee_id`;


# 7.查询哪些部门没有员工
SELECT t1.*
FROM departments t1
LEFT JOIN employees t2 ON t1.`department_id` = t2.`department_id`
WHERE t2.`department_id` IS NULL;

# 8. 查询哪个城市没有部门
SELECT t1.*
FROM locations t1
LEFT JOIN departments t2 ON t1.`location_id` = t2.`location_id`
WHERE t2.`location_id` IS NULL;

# 9. 查询部门名为 Sales 或 IT 的员工信息
SELECT t1.*
FROM employees t1
INNER JOIN departments t2 ON t1.`department_id` = t2.`department_id`
WHERE t2.`department_name` IN ('Sales','IT');

#1.所有有门派的人员信息（ A、B两表共有）
SELECT t1.*
FROM t_emp t1 
INNER JOIN t_dept t2 ON t1.`deptId`= t2.`id`;

#2.列出所有用户，并显示其机构信息（A的全集）
SELECT t1.*
FROM t_emp t1 
LEFT JOIN t_dept t2 ON t1.`deptId`= t2.`id`;

#3.列出所有门派（B的全集）
SELECT *
FROM t_dept b;

#4.所有不入门派的人员（A的独有）
SELECT t1.*
FROM t_emp t1 
LEFT JOIN t_dept t2 ON t1.`deptId`= t2.`id`
WHERE t2.`id` IS NULL;

#5.所有没人入的门派（B的独有）
SELECT *
FROM t_dept b 
LEFT JOIN t_emp a ON a.deptId = b.id
WHERE a.deptId IS NULL;

#6.列出所有人员和机构的对照关系(AB全有)
#MySQL Full Join的实现 因为MySQL不支持FULL JOIN,下面是替代方法
#left join + union(可去除重复数据)+ right join
SELECT *
FROM t_emp A LEFT JOIN t_dept B
ON A.deptId = B.id
UNION
SELECT *
FROM t_emp A RIGHT JOIN t_dept B
ON A.deptId = B.id

#7.列出所有没入派的人员和没人入的门派（A的独有+B的独有）
SELECT t1.*
FROM t_emp t1 
LEFT JOIN t_dept t2 ON t1.`deptId`= t2.`id`
UNION
WHERE t2.`id` IS NULL;
SELECT *
FROM t_dept b 
LEFT JOIN t_emp a ON a.deptId = b.id
WHERE a.deptId IS NULL;