MySQL基础篇——第06章 多表查询

MySQL基础篇——第06章 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

1. 一个案例引发的多表连接

1.1 案例说明

案例：查询员工的姓名 last_name 及其部门名称 department_name

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• 错误写法：

SELECT last_name, department_name
FROM employees, departments;
# 2889 rows in set (0.01 sec)

• 分析错误原因：

SELECT COUNT(employee_id) FROM employees; # 107条记录
SELECT COUNT(department_id) FROM departments;  # 27条记录
SELECT 107*27 FROM dual; # 2889

• 即每个员工都与每个部门匹配了一遍。我们把上述多表查询中出现的问题称为：笛卡尔积的错误

1.2 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

SQL92中，笛卡尔积也称为 交叉连接 ，英文是 CROSS JOIN 。在 SQL99 中也是使用 CROSS JOIN 表示交叉连接。它的作用就是可以把任意表进行连接，即使这两张表不相关

SELECT last_name,department_name FROM employees, departments;
SELECT last_name,department_name FROM employees CROSS JOIN departments;
SELECT last_name,department_name FROM employees INNER JOIN departments;
SELECT last_name,department_name FROM employees JOIN departments;

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

1.3 多表查询(关联查询)的语法

为了避免笛卡尔积， 可以在 WHERE 子句加入有效的关联条件，多表查询(关联查询)的语法为：

SELECT table1.column, table2.column
FROM table1, table2
WHERE table1.column1 = table2.column2; # 关联条件

2. 多表查询分类讲解

2.1 关联条件：等值连接 vs 非等值连接

2.1.1 等值连接

1. 如果查询语句中出现了多个表中都存在的列(字段)，则必须在列(字段)名之前加上表名前缀，指明此字段所在的表

2. 从sql优化的角度，对于数据库中表记录的查询和变更，只要涉及多个表，都需要在每个字段前加上表名前缀进行限定

3. 可以在 FROM 子句中给表起别名，在 SELECT 和 WHERE 子句中使用表的别名，从而简化查询；

   一旦在在 FROM 子句中声明了表的别名，则在 SELECT 和 WHERE 子句中必须使用表的别名，而不能再使用表的原名

4. 列的别名可以使用 "" 括起来，但表的别名不能使用 ""

SELECT emp.employee_id, dept.department_name, emp.department_id
FROM employees AS emp, departments AS dept
WHERE emp.department_id = dept.department_id;

4. 如果需要对 n 个表进行多表查询，则在 WHERE 子句中，至少需要声明 n - 1 个关联条件，且多个关联条件之间用 AND 连接

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练习：查询出公司员工的employee_id，last_name，department_name，city

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SELECT e.employee_id, e.last_name, d.department_name, l.city
FROM employees e, departments d, locations l
WHERE e.department_id = d.department_id AND d.location_id = l.location_id;

2.1.2 非等值连接

练习：查询出公司员工的last_name，salary, grade_level

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SELECT e.last_name, e.salary, j.grade_level
FROM employees e, job_grades j
WHERE e.salary BETWEEN j.lowest_sal AND j.highest_sal;
# WHERE e.salary >= j.lowest_sal AND e.salary <= j.highest_sal;

2.2 自我引用：自连接 vs 非自连接

2.2.1 自连接(自我引用)

练习：查询员工id(employee_id)，员工姓名(last_name)，管理者id(manager_id)和管理者的姓名

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worker 和 manager 本质上是同一张表 employees，只是用取别名的方式虚拟成两张表以代表不同的意义

SELECT worker.employee_id, worker.last_name, worker.manager_id, manager.last_name manager_name
FROM employees worker, employees manager
WHERE worker.manager_id = manager.employee_id;

2.3 内连接 vs 外连接

除了查询满足条件的记录以外，外连接还可以查询某一方不满足条件的记录

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• **内连接：**合并具有同一列(字段)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
  • 上面举的例子全是内连接，结果集不包含两张表不匹配的行
  • 如在 employees 表和 departments 表中，有的员工没有 department_id(department_id=NULL)，也有的部门没有员工
• 外连接：两个表在连接过程中除了返回满足关联条件的行以外还返回左(右)表中不满足条件的行，这种连接被称为左(右)外连接；如果同时返回了左表和右表中不满足条件的行，则被称为满外连接。没有匹配的行时，结果表中相应的列值为NULL
• 如果是左外连接，则连接条件中左边的表被称为 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被称为 主表 ，左边的表称为 从表

2.3.1 SQL92 语法实现外连接(MySQL不支持)

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

而且在 SQL92 中，只有左外连接和右外连接，没有满外连接

# 左外连接：返回左表中不满足条件的行
SELECT employee_id, department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id = d.department_id(+);

# 右外连接：返回右表中不满足条件的行
SELECT employee_id, department_name
FROM employees e, departments d
WHERE e.department_id(+) = d.department_id;

3. SQL99 语法实现多表查询

3.1 基本语法

• 使用 JOIN ... ON 子句创建连接的语法结构：

SELECT table1.column1, table2.column2, table3.column3
FROM table1
	JOIN table2 ON table1和table2的连接条件
		JOIN table3 ON table2和table3的连接条件

• 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

3.2 内连接：JOIN / INNER JOIN

• 语法：其中JOIN 关键字也可以写成 INNER JOIN

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

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• 练习1：查询出公司员工的last_name，department_name（两张表关联）

SELECT e.last_name, d.department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;

• 练习2：查询出公司员工的last_name，department_name，city（三张表关联）

SELECT e.last_name, d.department_name, l.city
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
JOIN locations l
ON d.location_id = l.location_id;

3.3 外连接(OUTER JOIN)

3.3.1 左外连接：LEFT JOIN

• 语法：其中 LEFT JOIN 关键字也可以写成 LEFT OUTER JOIN

# 左外连接：返回左表(LEFT JOIN左边的表)中不满足ON子句关联条件的行
SELECT 字段列表
FROM A表 LEFT JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;

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• 练习：查询公司员工的last_name，department_name，并返回employees表中不属于任一部门(department_id=NULL)的员工

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

3.3.2 右外连接：RIGHT JOIN

• 语法：其中 RIGHT JOIN 关键字也可以写成 RIGHT OUTER JOIN

# 右外连接：返回右表(RIGHT JOIN右边的表)中不满足ON子句关联条件的行
SELECT 字段列表
FROM A表 RIGHT JOIN B表
ON 关联条件
WHERE 等其他子句;

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• 练习：查询公司员工的last_name，department_name，并返回departments表中没有员工的部门( departments 表中的 department_id 没有出现在 employees 表的任何记录中)

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

3.3.3 满外连接(FULL OUTER JOIN)

• 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，但是可以使用 UNION 关键词来实现

4. UNION 的使用

合并查询结果：利用 UNION 关键字，可以将多条 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，并且相互对应。各个 SELECT 语句之间使用 UNION 或 UNION ALL 关键字分隔

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM A表
... 
UNION [ALL]
SELECT 字段列表
FROM B表
... 

• UNION 操作符：返回两个查询的结果集的并集，去除重复记录

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• UNION ALL 操作符：返回两个查询的结果集的并集，不去除重复记录

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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

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5. SQL99 的 7 种 JOIN 连接的实现

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1. 中图：内连接 A ∩ B

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A JOIN 表B
ON 关联条件;

• 举例：

SELECT employee_id, department_name
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;

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2. 左上图：左外连接 A

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A(主表) LEFT JOIN 表B(从表)
ON 关联条件;

• 举例：

SELECT employee_id, department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;

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3. 右上图：右外连接 B

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A(从表) RIGHT JOIN 表B(主表)
ON 关联条件;

• 举例：

SELECT employee_id, department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;

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4. 左中图：A - A ∩ B —— 表A中不满足关联条件的记录(行)

• 两张表按照指定关联字段key进行外连接，主表中不满足关联条件的行在从表中的关联字段的值一定是NULL(系统自动填充)

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A(主表) LEFT JOIN 表B(从表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL;

• 举例：

SELECT employee_id, department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE d.department_id IS NULL;

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5. 右中图：B - A ∩ B —— 表B中不满足关联条件的记录(行)

• 两张表按照指定关联字段key进行外连接，主表中不满足关联条件的行在从表中的关联字段的值一定是NULL(系统自动填充)

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A(从表) RIGHT JOIN 表B(主表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL;

• 举例：

SELECT employee_id, department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;

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6. 左下图：满外连接 A ∪ B —— 两张表中所有记录(行)，无论是否满足关联条件，且不重复

• 语法：

# 方式一：左上图 UNION ALL 右中图
SELECT 字段列表
FROM 表A(主表) LEFT JOIN 表B(从表)
ON 关联条件
UNION ALL
SELECT 字段列表
FROM 表A(从表) RIGHT JOIN 表B(主表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL;

# 方式二：左中图 UNION ALL 右上图
SELECT 字段列表
FROM 表A(主表) LEFT JOIN 表B(从表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL
UNION ALL
SELECT 字段列表
FROM 表A(从表) RIGHT JOIN 表B(主表)
ON 关联条件;

• 举例：

# 方式一：左上图 UNION ALL 右中图
SELECT employee_id, department_name
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
UNION ALL # 没有去重操作，效率高
SELECT employee_id, department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;

# 方式二：左中图 UNION ALL 右上图
SELECT employee_id, 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, department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id;

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7. 右下图：左中图 UNION ALL 右中图 —— 两张表中所有不满足关联条件的记录(行)

• 语法：

SELECT 字段列表
FROM 表A(主表) LEFT JOIN 表B(从表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL
UNION ALL
SELECT 字段列表
FROM 表A(从表) RIGHT JOIN 表B(主表)
ON 关联条件
WHERE 从表关联字段 IS NULL;

• 举例：

SELECT employee_id, 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, department_name
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL;

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6. SQL99 语法新特性

6.1 自然连接 NATURE JOIN

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，如果两张表有两个字段是关联的：

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;

6.2 JOIN ... 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
ON e.department_id = d.department_id;

等价于：

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

• 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
• JOIN ... USING () 可以简化 JOIN ON 的等值连接
• USING 只能配合 JOIN 一起使用
• USING 要求两个关联字段在关联表中名称一致，因此不适用于自连接(自我引用)；而且 USING 只能表示关联字段值相等，不适用于非等值连接

7. 章节小结

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

8. 课后练习

# 1.显示所有员工的姓名，部门号和部门名称。
SELECT e.`last_name`, e.`department_id`, d.`department_name`
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`;

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

# 3.选择所有有奖金的员工的 last_name , department_name , location_id , city
SELECT e.`last_name`, d.`department_name`, d.`location_id`, l.`city`
FROM employees e LEFT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
LEFT JOIN locations l
ON d.`location_id` = l.`location_id`
WHERE e.`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
# 写法一：SQL99
SELECT e.`last_name`, e.`job_id`, e.`department_id`, d.`department_name`
FROM employees e JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
JOIN locations l
ON d.`location_id` = l.`location_id`
WHERE l.`city` = 'Toronto';
# 写法二：SQL92
SELECT e.`last_name`, e.`job_id`, e.`department_id`, d.`department_name`
FROM employees e, departments d, locations l
WHERE e.`department_id` = d.`department_id` 
AND d.`location_id` = l.`location_id` 
AND l.`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 d.`department_name`, l.`street_address`, e.`last_name`, j.`job_title`, e.`salary`
FROM employees e JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
JOIN locations l
ON d.`location_id` = l.`location_id`
JOIN jobs j
ON e.`job_id` = j.`job_id`
WHERE d.`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 e.`last_name` "employees", e.`employee_id` "Emp#", m.`last_name` "manager", m.`employee_id` "Mgr#"
FROM employees e LEFT JOIN employees m
ON e.`manager_id` = m.`employee_id`;

# 7.查询哪些部门没有员工
SELECT d.`department_id`
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.`department_id` = d.`department_id`
WHERE e.`department_id` IS NULL; # 从表的关联字段 IS NULL

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

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

LEFT JOIN employees m
ON e.manager_id = m.employee_id;

7.查询哪些部门没有员工

SELECT d.department_id
FROM employees e RIGHT JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE e.department_id IS NULL; # 从表的关联字段 IS NULL

8. 查询哪个城市没有部门

SELECT l.city
FROM locations l LEFT JOIN departments d
ON l.location_id = d.location_id
WHERE d.location_id IS NULL;

9. 查询部门名为 Sales 或 IT 的员工信息

SELECT e.employee_id, e.last_name, e.department_id
FROM employees e JOIN departments d
ON e.department_id = d.department_id
WHERE d.department_name IN (‘Sales’, ‘IT’);