SQL – Strukturalny język zapytań

Prezentacja na temat: "SQL – Strukturalny język zapytań"— Zapis prezentacji:

1 SQL – Strukturalny język zapytań
Wprowadzenie do systemów baz danych

2 Historia Prace nad językiem rozpoczęto w 1982 roku
1986 – standard ANSI (American National Standards Committee) – SQL-86 1987 – standard ISO (International Standards Organization) – SQL-87 (SQL1) 1992 – SQL-92 (SQL2) 1999 – SQL-99 (SQL3) 2003 – SQL2003

3 Funkcje języka Definiowanie struktury bazy danych
Język definiowania danych (ang. Data Definition Language – DDL) Definiowanie struktury bazy danych Kontrola integralności Język zarządzania (manipulowania) danymi (ang. Data Manipulation Language – DML) Wprowadzanie, modyfikacja i kasowanie danych Przeszukiwanie danych Język kontroli danych (ang. Data Control Language – DCL) Nadawanie i odbieranie uprawnień do korzystania z bazy danych

4 Typy danych - napisowe CHARACTER(n) – tablica znaków o stałej długości n Skrót CHAR CHARACTER VARYING(n) – tablica znaków o zmiennej długości – liczba n określa długość maksymalną Skróty: VARCHAR, CHAR VARYING NATIONAL CHARACTER(n) Skróty: NATIONAL CHAR, NCHAR NATIONAL CHARACTER VARYING(n) Skróty: NATIONAL CHAR VARYING, NCHAR VARYING, NVARCHAR

5 Typy danych - liczbowe EXACT NUMERIC (stałoprzecinkowe)
INTEGER – liczba całkowita NUMERIC(m,n) – liczba dziesiętna o długości m z n miejscami po przecinku (m – precision, n – scale) DECIMAL(m,n) – liczba dziesiętna o długości m z n miejscami po przecinku (rzeczywista długość liczby może być większa od n) APPROXIMATE NUMERIC (zmiennoprzecinkowe) FLOAT[(m)] – liczba zmiennoprzecinkowa REAL – liczba zmiennoprzecinkowa (krótka) DOUBLE PRECISION – liczba zmiennoprzecinkowa podwójnej precyzji

6 Typy danych określające czas
DATE – data DATE ' ' - DATE ' ' = 36504 TIME – czas TIME '12:00:00' - TIME '15:10:00' = -03:10:00 TIMESTAMP – data i czas (stempel czasowy) TIMESTAMP ' :20:10' TIMESTAMP ' :59:59' - TIMESTAMP ' :00:00 ' = 364 days 23:59:59 = :59:59.0 INTERVAL – różnica czasu DATE ' ' = DATE ' ' + 1 YEAR = 07/01/02 (Oracle) DATE ' ' + INTERVAL '1 YEAR' = :00:00 (PostgreSQL) DATE ' ' + INTERVAL '2001 YEAR 3 MONTH 10 DAY' = :00:00 (PostgreSQL) TIMESTAMP ' :00:00' + INTERVAL '2 month 5 day 15:10:00' = :10:00 (PostgreSQL) Funkcje czasu i daty: CURRENT_DATE, CURRENT_TIME[()], CURRENT_TIMESTAMP[()]

7 Tworzenie tabeli CREATE TABLE nazwa_tabeli (nazwa_kolumny typ_kolumny [ograniczenia_kolumny], nazwa_kolumny typ_kolumny [ograniczenia_kolumny], , [ograniczenia_tabeli])

8 Ograniczenia kolumny PRIMARY KEY NOT NULL UNIQUE CHECK (warunek)
REFERENCES tabela_zewnętrzna(nazwa_kolumny) [ON DELETE reakcja] [ON UPDATE reakcja] DEFAULT wartość Aby wpisać wartość domyślną, w instrukcji INSERT INTO, należy wpisać DEFAULT

9 Ograniczenia tabeli PRIMARY KEY (nazwa_kolumny [, ...])
UNIQUE (nazwa_kolumny [, ...]) CHECK (warunek) FOREIGN KEY (nazwa_kolumny [, ...]) REFERENCES tabela(nazwa_kolumny [, ...]) [ON DELETE reakcja] [ON UPDATE reakcja] Ograniczenia tabeli można poprzedzić nazwą: CONSTRAINT Nazwa_ograniczenia Ograniczenie tabeli

10 Naruszenie integralności referencyjnej
Można określić reakcję systemu na próbę naruszenia zasad integralności referencyjnej poprzez usunięcie bądź zmianę wartości „klucza rodzica” w powiązanej tabeli Reakcje to: Odmowa wykonania modyfikacji (domyślna) – NO ACTION, RESTRICT Kaskadowa aktualizacja wierszy powiązanych – CASCADE Kaskadowe usunięcie wierszy powiązanych – CASCADE Wstawienie do wierszy powiązanych wartości NULL – SET NULL Wstawienie do wierszy powiązanych wartości domyślnej – SET DEFAULT

11 Klucz obcy – związek jeden do wiele
Diagram standardu Integration DEFinition (IDEF1X) MS Access Diagram MS SQL Server

12 Ograniczenie CHECK Ograniczenie CHECK powoduje sprawdzanie warunku podczas wprowadzania lub uaktualniania danych. Operacja jest wykonywana, jeśli wartość logiczna warunku jest TRUE Klauzula CHECK wymusza integralność dziedziny Przykłady CHECK (wzrost BETWEEN 50 AND 250) CHECK kierunek IN ('KSS', 'SiST', 'EO', 'EM') Warunek powinien być stały, nie zależeć od zmiennych, danych w innych tabelach ani od bieżącej daty (czasu) Porównania wpisywanej daty z datą bieżącą można dokonać przez procedurę wyzwalaną

13 Odraczanie sprawdzania więzów
Więzy można zadeklarować jako możliwe do odroczenia DEFERRABLE lub jako niemożliwe do odroczenia NOT DEFERRABLE (wartość domyślna). Odroczenie sprawdzania więzów możliwe jest na czas trwania transakcji i stosowane w przypadkach więzów zapętlonych. Więzy odraczane można dodatkowo zadeklarować jako odraczane od początku INITIALLY DEFERRED lub natychmiastowe od początku INITIALLY IMMEDIATE Określenie trybu sprawdzania ograniczeń SET CONSTRAINS {nazwa_ograniczenia | ALL} {DEFERRED | IMMEDIATE}

14 Przykład CREATE TABLE studenci (pid CHAR(4) PRIMARY KEY, imię VARCHAR(15), nazwisko VARCHAR(15) NOT NULL, imię_ojca VARCHAR(15), semestr INTEGER CHECK (semestr<10)) CREATE TABLE studenci1 (id_studenta CHAR(4), nazwisko VARCHAR(25) NOT NULL, imie VARCHAR(25), imie_ojca VARCHAR(25), CONSTRAINT Klucz_glowny_studenci PRIMARY KEY(id_studenta));

15 Przykład CREATE TABLE oceny (pid CHAR(4) REFERENCES studenci(pid), przedmiot VARCHAR(15), ocena VARCHAR(10), data DATE, PRIMARY KEY (pid, przedmiot))

16 Zmiana struktury bazy danych
ALTER TABLE nazwa_tabeli ADD [COLUMN] nazwa_kolumny typ_kolumny ALTER TABLE nazwa_tabeli ALTER | RENAME [COLUMN] stara_nazwa TO nowa_nazwa ALTER TABLE nazwa_tabeli DROP [COLUMN] nazwa_kolumny [RESTRICT | CASCADE ] ALTER TABLE nazwa_tabeli ADD definicja ograniczenia tabeli ALTER TABLE nazwa_tabeli DROP CONSTRAINT nazwa_ograniczenia

17 Diagram (IDEF1X) prostej bazy danych i skrypt SQL tworzący tą bazę
(PostgreSQL) Skrypt SQL tworzący tab. Oceny skrypt SQL tworzący bazę danych

18 Diagram (MS SQL Server) prostej bazy danych i skrypt SQL tworzący tą bazę
Skrypt SQL tworzący tab. oceny skrypt SQL tworzący bazę danych

19 Diagram prostej bazy danych HR
(Oracle) skrypt SQL tworzący tabelę EMPLOYEES

20 Diagram prostej bazy danych HR (kurze łapki)

21 Narzędzia graficzne do tworzenia tabel baz danych
SQL Server Enterprise Manager

22 Narzędzia graficzne do tworzenia tabel
Oracle

23 Indeksy Krotki są zapisywane w pliku w kolejności pojawiania się
Przeszukiwanie dużego pliku w poszukiwaniu krotki może zająć wiele czasu W celu przyspieszenia wyszukiwania krotek, na podstawie wartości atrybutu, tworzy się indeks na tym atrybucie Stosowanie indeksów przyspiesza wyszukiwanie danych, ale spowalnia ich zapis

24 Tworzenie indeksu CREATE [UNIQUE] INDEX nazwa_indeksu ON nazwa_tabeli(nazwa_kolumny [, ...]) Przykłady: CREATE UNIQUE INDEX indeks_studenci ON studenci(nazwisko, imię) CREATE INDEX indeks_przedmioty ON oceny(przedmiot)

25 Usuwanie tabel i indeksów
DROP TABLE nazwa_tabeli DROP INDEX nazwa_indeksu Przykłady: DROP TABLE studenci DROP INDEX indeks_studenci

26 Wprowadzanie danych do tabel
INSERT INTO nazwa_tabeli[(nazwa_kolumny [,..])] VALUES (wartość [, ...]) INSERT INTO nazwa_tabeli[(nazwa_kolumny [,..])] zapytanie SELECT Przykłady: INSERT INTO studenci VALUES (’0001’, ’Jan’, ’Papkin’, ’Jan’) INSERT INTO studenci(pid, nazwisko) VALUES (’0002’, ’Ramzes’) INSERT INTO studenci SELECT pid, nazwisko, imie, imie_ojca FROM kandydaci WHERE … W miejsce wartości można wpisać: DEFAULT lub NULL

27 Wybieranie danych SELECT [DISTINCT] wyrażenie [AS nazwa_kolumny] [,...] [FROM źródło_elementów] [WHERE warunek] [GROUP BY wyrażenie [,...]] [HAVING warunek] [{UNION | INTERSECT | EXCEPT} instrukcja_SELECT] [ORDER BY wyrażenie [ASC | DESC]

28 Proste przykłady SELECT
SELECT * FROM studenci SELECT * FROM oceny WHERE pid = ’0001’ SELECT * FROM studenci NATURAL JOIN oceny SELECT * FROM studenci NATURAL JOIN oceny WHERE pid='0017' SELECT DISTINCT studenci.nazwisko, studenci.imie, oceny. przedmiot, oceny.ocena, oceny.data FROM studenci, oceny WHERE oceny. przedmiot = ‘OiSA' AND studenci.pid = oceny.pid ORDER BY studenci.nazwisko

29 Klauzula SELECT Nazwy kolumn:
Klauzula SELECT określa wynikowe kolumny, i może zawierać Nazwy kolumn wynikowych Wyrażenia zawierające funkcje, nazwy kolumn i stałe Stosując AS można nadać wynikowym kolumnom nazwy inne od domyślnych Symbol * oznacza wszystkie kolumny Dyrektywę DISTINCT likwidującą powtórzenia wierszy Nazwy kolumn: nazwa_tabeli.nazwa_kolumny nazwa_kolumny – jeśli nazwa kolumny jednoznacznie określa tabelę, z której pochodzi (brak w źródle elementów kolumn o tych samych nazwach)

30 Wyrażenia arytmetyczne
Operatory: +, -, *, / Funkcje matematyczne: ABS(x), POWER(x,y), SQRT(x), RAND() – generuje liczbę losową z zakresu od 0 do 1 Funkcje zaokrąglania liczb: CEILING(x) – funkcja zaokrągla swój argument w górę do najbliższej liczy całkowitej (Oracle – CEIL(x)) FLOOR(x) – funkcja zaokrągla swój argument w dół do najbliższej liczy całkowitej ROUND(x,n) – zaokrągla liczbę x do n miejsc po przecinku Jeśli w wyrażeniu matematycznym choć jeden z argumentów jest NULL, to wynik tego wyrażenia zawsze jest NULL

31 Wyrażenia tekstowe (napisowe)
Łączenie (konkatenacja) łańcuchów Operator konkatenacji || (Oracle, dB2, PostgreSQL) 'tekst' || NULL = NULL SELECT nazwisko || ' ' || imie FROM Funkcja CONCAT(x,y) (Oracle, dB2, MySQL) Operator + w MS SQL Server Operatory: +, & w MS Access 'tekst' + NULL = NULL 'tekst' & NULL = 'tekst'

32 Funkcje tekstowe LOWER(x), UPPER(x) CHARACTER_LENGTH(x), LENGTH(x)
SUBSTRING(x FROM n FOR m) POSITION(x1 IN x) TRIM(ltb wzorzec FROM napis) ltb – LEADING, TRAILING, BOTH COALESCE(x1, x2, …) – funkcja zwraca pierwszy argument, który jest różny od NULL (używana przy łączeniu łańcuchów, z których jeden lub więcej może być NULL) x, x1, x2 – wyrażenie łańcuchowe (napis)

33 Konwersje typów CAST(wyrażenie AS typ_danych)
CAST(ocena AS NUMERIC(2, 1))

34 CASE (2 formy) Forma 1 CASE lista klauzul WHEN ELSE wyrażenie skalarne
END Klauzula WHEN ma postać: WHEN wyrażenie_warunkowe THEN wyrażenie_skalarne Forma 2 CASE wyrażenie_skalarne WHEN wyrażenie_skalarne THEN wyrażenie_skalarne Klauzule WHEN są wykonywane kolejno, pierwszy spełniony warunek określa wynik końcowy i sprawdzanie klauzul zostaje zakończone

35 Przykład użycia CASE (2 formy)
SELECT ocena, CASE WHEN ocena > 4 THEN 'gratuluję' WHEN ocena > 3 THEN 'dobrze' WHEN ocena > 2 THEN 'nienajlepiej' WHEN ocena = 2 THEN 'może następnym razem' END AS "komentarz 1", CASE ocena WHEN 5 THEN 'gratuluję' WHEN 4.5 THEN 'też gratuluję' WHEN 4 THEN 'dobrze' WHEN 3.5 THEN 'no średnio' WHEN 3 THEN 'nienajlepiej' ELSE 'może następnym razem' END AS "komentarz 2" FROM oceny

36 Funkcje agregujące Funkcje agregujące wyznaczają jedną wartość z grupy wartości w kolumnie – grupy wierszy określa klauzula GROUP BY COUNT – zlicz ilość wszystkich wartości (w kolumnie) różnych od NULL COUNT(*) – zlicza wszystkie wiersze AVG – oblicza średnią ze wszystkich wartości SUM – sumuje wartości MAX – zwraca wartość największą MIN – zwraca wartość najmniejszą W przypadku użycia jednocześnie wyrażeń i funkcji agregujących wszystkie wyrażenia muszą wystąpić w klauzuli GROUP BY

37 Klauzula FROM Klauzula FROM zawiera „wyrażenie tabelowe” określające źródło danych dla zapytania Wyrażenie tabelowe klauzuli FROM może zawierać Listę tabel i perspektyw źródłowych A, B – oznacza iloczyn kartezjański (złączenie krzyżowe) tabel A i B A, B = A CROSS JOIN B Złączenia tabel A NATURAL [typ] JOIN B – złączenie naturalne (po kolumnach o tych samych nazwach w obu tabelach) A [typ] JOIN B ON warunek A [typ] JOIN B USING (kolumna [,...]) Typy złączeń zewnętrznych: {LEFT | RIGHT | FULL} [OUTER] Podzapytania – umieszczone w nawiasach i z nadanymi aliasami Tabelom można nadać zastępcze nazwy nazywane: aliasami, nazwami skorelowanymi i zmiennymi zakresu format: nazwa_tabeli_źródłowej [AS] alias nadawanie aliasów tabelom źródłowym stosuje się przy „samozłączeniach” tabel alias trzeba nadać wynikowi podzapytania, które może być użyte w zastępstwie tabeli

38 Przykład samozłączenia
select "PRACOWNICY"."FIRST_NAME" as "Imię", "PRACOWNICY"."LAST_NAME" as "Nazwisko", "SZEFOWIE"."FIRST_NAME" as "Imię(szefa)", "SZEFOWIE"."LAST_NAME" as "Nazwisko(szefa)" from "EMPLOYEES" "PRACOWNICY" LEFT JOIN "EMPLOYEES" "SZEFOWIE" ON "PRACOWNICY"."MANAGER_ID"="SZEFOWIE"."EMPLOYEE_ID"

39 Klauzula WHERE Zawiera warunek selekcji wierszy tabeli wynikowej nazywany często wyrażeniem ograniczającym Warunek (predykat) jest wyrażeniem logicznym (funkcją zdaniową) – w tabeli wynikowej znajdą się tylko wiersze spełniające warunek Predykat może zawierać: nazwy kolumn, wyrażenia logiczne, operatory porównań, funkcje i zagnieżdżone instrukcje SELECT (podzapytania) Predykaty mogą mieć wartość logiczną TRUE, FALSE lub NULL Na logicznym rachunku predykatów opiera się rachunek relacyjny – w przypadku języka SQL jest to rachunek relacyjny na krotkach

40 Predykaty - przykłady a >= b; a <b; itp.
Porównania: =, <, >, <=, >=, <> a >= b; a <b; itp. BETWEEN: x BETWEEN 23 AND 143  x >= 23 AND x <= 143 IN: x IN (1, 2, 3); x IN (SELECT y FROM tabela_A) LIKE: nazwisko LIKE ’Kowal%’ ’_’ – zastępuje dowolny pojedynczy znak ’%’ – zastępuje ciąg pusty lub składający się z dowolnej ilości znaków W programie MS Access znaki ’_’, ’%’ są zastąpione przez ’?’, ’*’ NULL: x IS NULL; y IS NOT NULL EXISTS: EXISTS (SELECT * FROM zakupy WHERE id_klienta=’0123’) OVERLAPS

41 Porównania z wynikami podzapytań
ANY, SOME X > ANY (SELECT … ) X > ANY (1,2,3) ≡ X >1 X <= ANY (1,2,3) ≡ X <=3 ALL X > ALL (SELECT … ) X > ALL (1,2,3) ≡ X >3 X <= ALL (1,2,3) ≡ X <=1 UNIQUE (podzapytanie) MATCH

42 Klauzule GROUP BY i HAVING
Klauzula GROUP BY jest używana do definiowania grup wyjściowych wierszy Dla grup wierszy można używać funkcji agregujących (COUNT, MIN, MAX,SUM, AVG) Klauzula HAVING (podobnie jak WHERE) odrzuca grupy wierszy nie spełniające warunku (predykatu)

43 Przykład zapytania grupującego
SELECT studenci.nazwisko || studenci.imie AS student, srednie."średnia" FROM (SELECT oceny.id_studenta, AVG(oceny.ocena) AS "średnia" FROM oceny GROUP BY oceny.id_studenta) srednie NATURAL JOIN studenci

44 UNION, INTERSECT, EXCEPT, ORDER BY
UNION – operator sumowania wyników dwóch instrukcji SELECT INTERSECT – operator przecięcia wyników dwóch instrukcji SELECT EXCEPT – operator różnicy wyników dwóch instrukcji SELECT ORDER BY – klauzula określająca kryterium sortowania ASC – oznacza kolejność sortowania rosnącą (domyślna) DESC – oznacza kolejność sortowania malejącą

45 Przykład UNION SELECT 'student' AS funkcja, nazwisko AS "Nazwisko", imie AS "Imię" FROM studenci UNION SELECT "Stopien_naukowy", "Nazwisko", "Imie" FROM wykladowcy ORDER BY 2

46 Tworzenie perspektyw CREATE VIEW nazwa[(lista kolumn)] AS (instrukcja_SELECT) Perspektywa (widok) jest tabelą wirtualną Perspektywa jest traktowana jak tabela, ale jej definicja zawiera instrukcję SELECT Kiedy w instrukcji używa się perspektywy, wynik zapytania staje się jej zawartością na czas trwania instrukcji Przykład

47

48 Tworzenie schematu Obiekty bazy danych mogą być grupowane w schematy
Nazwy obiektów muszą być unikalne w obrębie schematu, ale nie muszą się różnić miedzy schematami CREATE SCHEMA nazwa_schematu AUTHORIZATION identyfikator_uprawnień CREATE SCHEMA student1 AUTHORIZATION student1

49 Usuwanie danych DELETE FROM nazwa_tabeli WHERE wyrażenie_ograniczające
Przykłady: DELETE FROM studenci WHERE pid = ’0001’ DELETE FROM studenci WHERE pid < ’0009’

50 Aktualizacja danych UPDATE nazwa_tabeli SET nazwa_kolumny = wyrażenie [,…] WHERE wyrażenie_ograniczające Przykłady UPDATE płace SET płaca = płaca * 2 WHERE nazwisko = ’Kowalski’ UPDATE płace SET płaca = płaca + 10 WHERE nazwisko LIKE ’Kow%’

51 Obsługa dużych obiektów
Współczesne bazy danych często muszą przechowywać duże obiekty takie jak Obiekty graficzne – fotografie osób, odcisków palców, wzory podpisów itp. Pliki dźwiękowe Programy Duże obiekty tekstowe Do przechowywania dużych obiektów służą typy danych BLOB (Binary Large Object) CLOB (Chracter Large Object) NCLOB (National Chracter Large Object)

52 Nawiązanie połączenia z SZBD
CONNECT TO {DEFAULT | nazwa_serwera [AS nazwa połączenia] [USER nazwa_użytkownika] } Przykłady CONNECT (ORACLE) PSQL [opcje] [nazwa_bazy_danych [nazwa_użytkownika]] (PostgreSQL) \connect [nazwa_bazy_danych [nazwa_użytkownika]]