第11课 SQL入门之使用子查询

11.1 子查询

SELECT语句是SQL的查询。我们迄今为止所看到的所有SELECT语句都是简单查询，即从单个数据库表中检索数据的单条语句。

查询（query）
任何SQL语句都是查询。但此术语一般指SELECT语句。

SQL还允许创建子查询（subquery），即嵌套在其他查询中的查询。为什么要这样做呢？理解这个概念的最好方法是考察几个例子。

说明：MySQL支持

如果使用MySQL，应该知道对子查询的支持是从4.1版本引入的。MySQL的早期版本不支持子查询。

11.2 利用子查询进行过滤

本专栏所有课中使用的数据库表都是关系表（关于每个表及关系的描述，请参阅附录A）。订单存储在两个表中。每个订单包含订单编号、客户ID、订单日期，在Orders表中存储为一行。各订单的物品存储在相关的OrderItems表中。Orders表不存储顾客信息，只存储顾客ID。顾客的实际信息存储在Customers表中。
现在，假如需要列出订购物品RGAN01的所有顾客，应该怎样检索？下面列出具体的步骤。

1. 检索包含物品RGAN01的所有订单的编号。
2. 检索具有前一步骤列出的订单编号的所有顾客的ID。
3. 检索前一步骤返回的所有顾客ID的顾客信息。

上述每个步骤都可以单独作为一个查询来执行。可以把一条SELECT语句返回的结果用于另一条SELECT语句的WHERE子句。
也可以使用子查询来把3个查询组合成一条语句。
第一条SELECT语句的含义很明确，它对prod_id为RGAN01的所有订单物品，检索其order_num列。输出列出了两个包含此物品的订单：
输入▼

SELECT order_num 
FROM OrderItems 
WHERE prod_id = 'RGAN01'; 

输出▼

order_num
20007
20008

现在，我们知道了哪个订单包含要检索的物品，下一步查询与订单20007和20008相关的顾客ID。利用第5课介绍的IN子句，编写如下的SELECT语句：
输入▼

SELECT cust_id 
FROM Orders
 WHERE order_num IN (20007,20008); 

输出▼

cust_id
1000000004
1000000005

现在，结合这两个查询，把第一个查询（返回订单号的那一个）变为子查询。请看下面的SELECT语句：
输入▼

SELECT cust_id 
FROM Orders 
WHERE order_num IN (SELECT order_num 
                    FROM OrderItems
                    WHERE prod_id = 'RGAN01'); 

输出▼

cust_id
1000000004
1000000005

分析▼
在SELECT语句中，子查询总是从内向外处理。在处理上面的SELECT语句时，DBMS实际上执行了两个操作。
首先，它执行下面的查询：

SELECT order_num 
FROM orderitems 
WHERE prod_id='RGAN01' 

此查询返回两个订单号：20007和20008。然后，这两个值以IN操作符要求的逗号分隔的格式传递给外部查询的WHERE子句。外部查询变成：

SELECT cust_id 
FROM orders 
WHERE order_num IN (20007,20008) 

可以看到，输出是正确的，与前面硬编码WHERE子句所返回的值相同。

提示：格式化SQL

包含子查询的SELECT语句难以阅读和调试，它们在较为复杂时更是如此。如上所示，把子查询分解为多行并进行适当的缩进，能极大地简化子查询的使用。
顺便一提，这就是颜色编码起作用的地方，好的DBMS客户端正是出于这个原因使用了颜色代码SQL。

现在得到了订购物品RGAN01的所有顾客的ID。下一步是检索这些顾客ID的顾客信息。检索两列的SQL语句为：
输入▼

SELECT cust_name, cust_contact 
FROM Customers 
WHERE cust_id IN ('1000000004','1000000005'); 

可以把其中的WHERE子句转换为子查询，而不是硬编码这些顾客ID：
输入▼

SELECT cust_name, cust_contact 
FROM Customers 
WHERE cust_id IN (SELECT cust_id
                   FROM Order
                   WHERE order_num IN (SELECT order_num
                                       FROM OrderItems
                                       WHERE prod_id = 'RGAN01'));  

输出▼

cust_name	cust_contact
Fun4All	Denise L.
Stephens
The Toy Store	Kim Howard

分析▼
为了执行上述SELECT语句，DBMS实际上必须执行三条SELECT语句。最里边的子查询返回订单号列表，此列表用于其外面的子查询的WHERE子句。外面的子查询返回顾客ID列表，此顾客ID列表用于最外层查询的WHERE子句。最外层查询返回所需的数据。
可见，在WHERE子句中使用子查询能够编写出功能很强且很灵活的SQL语句。对于能嵌套的子查询的数目没有限制，不过在实际使用时由于性能的限制，不能嵌套太多的子查询。

警告：只能是单列
作为子查询的SELECT语句只能查询单个列。企图检索多个列将返回错误。

警告：子查询和性能
这里给出的代码有效，并且获得了所需的结果。但是，使用子查询并不总是执行这类数据检索的最有效方法。更多的论述，请参阅第12课，其中将再次给出这个例子。

11.3 作为计算字段使用子查询

使用子查询的另一方法是创建计算字段。假如需要显示Customers表中每个顾客的订单总数。订单与相应的顾客ID存储在Orders表中。
执行这个操作，要遵循下面的步骤：

1. 从Customers表中检索顾客列表；
2. 对于检索出的每个顾客，统计其在Orders表中的订单数目。
   正如前两课所述，可以使用SELECT COUNT(*)对表中的行进行计数，并且通过提供一条WHERE子句来过滤某个特定的顾客ID，仅对该顾客的订单进行计数。例如，下面的代码对顾客1000000001的订单进行计数：

输入▼

SELECT COUNT(*) AS orders  
FROM Orders  
WHERE cust_id = '1000000001'; 

要对每个顾客执行COUNT(*)，应该将它作为一个子查询。请看下面的代码：
输入▼

SELECT cust_name,
       cust_state,
      (SELECT COUNT(*) 
	   FROM Orders
	   WHERE Orders.cust_id = Customers.cust_id) AS orders 
FROM Customers  
ORDER BY cust_name;  

输出▼

cust_name	cust_state	orders
Fun4All	IN	1
Fun4All	AZ	1
Kids Place	OH	0
The Toy Store	IL	1
Village Toys	MI	2

分析▼
这条SELECT语句对Customers表中每个顾客返回三列：cust_name、cust_state和orders。orders是一个计算字段，它是由圆括号中的子查询建立的。该子查询对检索出的每个顾客执行一次。在此例中，该子查询执行了5次，因为检索出了5个顾客。
子查询中的WHERE子句与前面使用的WHERE子句稍有不同，因为它使用了完全限定列名，而不只是列名（cust_id）。它指定表名和列名（Orders.cust_id和Customers.cust_id）。下面的WHERE子句告诉SQL，比较Orders表中的cust_id和当前正从Customers表中检索的cust_id：

WHERE Orders.cust_id = Customers.cust_id 

用一个句点分隔表名和列名，这种语法必须在有可能混淆列名时使用。在这个例子中，有两个cust_id列：一个在Customers中，另一个在Orders中。如果不采用完全限定列名，DBMS会认为要对Orders表中的cust_id自身进行比较。因为

SELECT COUNT(*) 
FROM Orders 
WHERE cust_id = cust_id 

总是返回Orders表中订单的总数，而这个结果不是我们想要的：
输入▼

SELECT cust_name,
       cust_state,
       (SELECT COUNT(*)
        FROM Orders          
        WHERE cust_id = cust_id) AS orders 
 FROM Customers  
 ORDER BY cust_name; 

输出▼

cust_name	cust_state	orders
Fun4All	IN	5
Fun4All	AZ	5
Kids Place	OH	5
The Toy Store	IL	5
Village Toys	MI	5

虽然子查询在构造这种SELECT语句时极有用，但必须注意限制有歧义的列。

警告：完全限定列名
你已经看到了为什么要使用完全限定列名，没有具体指定就会返回错误结果，因为DBMS会误解你的意思。有时候，由于出现冲突列名而导致的歧义性，会引起DBMS抛出错误信息。例如，WHERE或ORDER BY子句指定的某个列名可能会出现在多个表中。好的做法是，如果在SELECT语句中操作多个表，就应使用完全限定列名来避免歧义。

提示：不止一种解决方案
正如这一课前面所述，虽然这里给出的样例代码运行良好，但它并不是解决这种数据检索的最有效方法。在后面两课学习JOIN时，我们还会遇到这个例子。

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