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  • T-SQL基础（一）之简单查询

    名词解释

    SQL: Structured Query Language，结构化查询语言，是一种在关系型数据库中用于管理数据的标准语言。SQL是一种声明式编程语言，即只需表明需要什么而无需关注实现细节（C#中的LINQ也是如此）。

    SQL方言：在SQL标准的基础上延伸的其它语言，如SQL Server中所使用的T-SQL。注意SQL方言未必完全支持所有的SQL标准。

    T-SQL:Transact-SQL，微软公司提供的用于SQL Server数据库的SQL方言（扩展）。

    SQL表达式运算

    谓词

    SQL中谓词是指运算结果为True,False或Unknown的逻辑表达式。T-SQL中的谓词有IN，BETWEEN，LIKE等。

    使用LIKE可以做模糊匹配，支持正则表达式：

    -- 查找以x开头的name
SELECT name FROM Xfh.dbo.UserInfo WHERE name LIKE 'x%';

-- 查找以两个x开头的name，_表示匹配单个字符
SELECT name FROM Xfh.dbo.UserInfo WHERE name LIKE '_x%';

    需要注意的是，LIKE模糊匹配若以%开头，则无法使用所用。如：LIKE '%x'

    运算符

    SQL中的运算符与高级编程语言（C#,JAVA）类似。当多个运算符出现在同一表达式中时，SQL Server会按照运算符的优先级进行计算。当搞不清楚优先级就使用括号，对比下面两句SQL：

    SELECT orderid FROM Sales.dbo.Orderes 
WHERE 
    custid=1 AND empid IN (1,2,3) 
    OR
    custid=85 AND empid IN  (4,5,6)


SELECT orderid FROM Sales.dbo.Orderes 
WHERE 
    (custid=1 AND empid IN (1,2,3)) 
    OR 
    (custid=85 AND empid IN  (4,5,6))

    AND运算符的优先级高于OR，所以上述两句SQL在逻辑上等价。但，很明显第二句的WHERE条件逻辑上更清晰。

    三值逻辑

    SQL中表达式的运算结果有三种情况：True,False 与 Unknown。

    在查询筛选中，只返回条件表达式（WHERE、HAVING、ON）运算结果为True的数据。

    CHECK约束，返回表达式运算结果不为False的结果。

    两值逻辑

    与T-SQL中的大多数谓词不同，EXISTS使用两值逻辑（True/False），而不是三值逻辑；

    在EXISTS( SELECT * FROM T_A WHERE Id=12)中，EXISTS谓语只关心匹配行是否存在，而不管SELECT中指定的属性，就像整个SELECT子句是多余的一样。SQL Server引擎在优化查询时会忽略SELECT子句。所以，SELECT子句中的星号（*）对于性能没有任何负面影响。

    为节省微不足道的与星号（*）解析相关的额外成本，而牺牲代码可读性是不值得的。

    NULL & Unknown

    NULL表示值是Unknown状态，SQL中不同的语言元素对于NULL有着不同的处理方式。

    在使用NULL值时应注意以下几点：

    • 将NULL与其它值进行比较，不管该值是否为NULL，结果均为Unknown

    • 应使用IS NULL或IS NOT NULL来判断值是否为NULL

    • INSERT未给列指定值则插入NULL

    • GROUP BY和ORDER BY子句会将多个NULL值视为相等

    • 标准SQL的UNIQUE约束将NULL是为彼此不同

    • T-SQL中的UNIQUE约束认为多个NULL是相等的

    • COUNT(*)的特殊性

      若列名为tag的例中存在a,NULL,c,d几行数据，那么COUNT(*)返回4而COUNT(tag)则返回3

    NULL参与的逻辑运算结果很可能是Unknown（三值逻辑也是引发应用错误的重要原因），除非运算结果不依赖于Unknown，示例如下。

    Unknown参与AND运算结果：

    Expression 1Expression 2Result
    TRUE UNKNOWN UNKNOWN
    UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN
    FALSE UNKNOWN FALSE

    Unknown参与OR预算结果：

    Expression 1Expression 2Result
    TRUE UNKNOWN TRUE
    UNKNOWN UNKNOWN UNKNOWN
    FALSE UNKNOWN UNKNOWN

    查询

    SQL中的查询是指，SELECT语句经过一些列逻辑处理而获取数据的过程。

    几条建议：

    • SQL中的关键字均使用大写字母

    • SQL语句均使用分号结尾

    • SQL中使用对象的完全限定名，如：DbName.dbo.TableName

    查询语句执行顺序

    SQL中查询语句的逻辑处理过程与实际查询过程（物理查询过程）是有差异的，即，SELECT语句的执行顺序与书写顺序是有差异的。按照SELECT语法规定书写的SQL语句较为符合英语语法习惯（对人类友好），但SELECT语句的实际执行则按照如下顺序进行（对机器友好）：

    • FROM
    • JOIN ON
    • WHERE
    • GROUP BY
    • HAVING
    • SELECT
    • 表达式
    • DISTINCT
    • ORDER BY
    • TOP/OFFSET FETCH

    OFFSET FETCH可以看作是ORDER BY子句的一部分

    ⚠️ SQL基于集合理论，查询结果集（表结果）是无顺寻的（虽然看起来结果集像按照某种顺序排列），除非显式的使用ORDER BY子句指定顺寻，但使用ORDER BY字句后结果集将被作为游标对待，而非表结果。

    FROM子句用于指定需要查询的数据源，WHERE语句对数据源中的数据做基于行的筛选。通常WHERE子句可以决定查询是否使用索引，及使用哪些索引，对于查询优化有着重要意义。

    GROUP BY子句用于对查询结果集进行分组，GROUP BY之后的所有操作都是对组而非行的操作。在查询结果中，每组最终由一个单行来表示。这意味着，GROUP BY之后的所有子句中指定的表达式必须对每组返回一个标量（单个值）。

    HAVING用于对GROUP BY产生的组进行筛选。

    SELECT语句用于指定返回到查询结果集中的列，生成查询结果表。注意，在SELECT子句之前执行的子句无法使用SELECT子句中的列的别名，否则会返回Invalid column name错误。

    TOP不是标准SQL，是T-SQL专有功能，用于限制查询返回的指定行数或百分比：

    -- 返回Table中的10条数据
SELECT TOP(10) * FROM Table;

-- 返回Table中10%的数据
SELECT TOP(10) PERCENT * FROM Table;

    OFFSET-FETCH有着与TOP类似的功能，但它是标准SQL，可用于分页查询：

    -- 取第51至60行的10条数据
SELECT * FROM Table
ORDER BY Id DESC
OFFSET 50 ROWS FETCH NEXT 10 ROWS ONLY;

    注意SQL SERVER中，OFFSET-FETCH要与ORDER BY结合使用，否则会报错：

    Invalid usage of the option NEXT in the FETCH statement.

    同时操作

    SQL中有all-at-once operations（同时操作）的概念，即出现在同一逻辑处理阶段的所有表达式在同一时间进行逻辑计算。

    因为同时操作的原因，下面示例中orderyear+1中的oderyear是无效的，SQL会报错：Invalid column name 'orderyear'：

    SELECT orderid,YEAR(orderdate) AS orderyear,orderyear+1 AS nextyear FROM Sales.dbo.Orders;

    同样，由于同时操作的原因，SQL Server不支持短路操作。如，WHERE子句中的多个表达式的计算并没有确定的顺序。

    CASE...WHEN...

    CASE表达式是标量表达式，返回一个符合条件的值。注意，CASE是表达式，不是语句，与COUNT类似。

    CASE表达式有两种使用方式：

    • CASE后面带有列名
    SELECT 
Name,
CASE Age
    WHEN 70 THEN '双庆'
    WHEN 50 THEN '知天命'
    ELSE '未成年'
END
FROM WJChi.dbo.UserInfo;
    • CASE后面不带列名
    SELECT 
Name,
CASE 
    WHEN Name='雪飞鸿' THEN '666'
    WHEN Age=70 THEN '双庆'
    WHEN Age>=18 THEN '成年'
    ELSE '你猜'
END
FROM Xfh.dbo.UserInfo;

    CASE表达式中若为指定ELSE的返回值，则默认为ELSE NULL。

    查询分类

    查询可分为：

    • 单表查询

      查询中最简单的一种形式。高并发，分布式系统中常用。通常单表查询仅需一句SELECT语句即可，简单且数据库

    • 联接查询

      INNER JOIN、LEFT JOIN、RIGHT JOIN、CROSS JOIN

    • 子查询

      SQL可以在一个查询语句中编写另外一个查询语句，即嵌套查询。最外面的查询结果集返回给调用者，称为外部查询。内部查询的结果集被用于外部查询，称为子查询。

    • 表表达式

      派生表、公用表表达式、视图等

    聚合函数

    聚合函数对多行数据进行运算后返回标量（聚合），只有SELECT、HAVING、ORDER BY语句中可以使用聚合函数；

    开窗函数

    开窗函数是对基本查询中的每一行按组（窗口）进行运算，并得到一个标量。行的窗口使用OVER子句定义。

    锁与事务隔离级别

    SQL Server默认情况下，查询语句会申请共享锁。共享锁可以阻止对数据进行修改，详细信息可参阅：SQL Server中锁与事务隔离级别

    小结

    相较于增删改而言，查询是比较复杂的，也是数据库优化的关注重点。本文主要介绍了T-SQL查询的基础知识，对于较为复杂的查询，如：关联、表表达式、集合运算等将在后续文章中介绍。

    书籍推荐

    《SQL SERVER 2012 T-SQL 基础教程》
    《SQL SERVER 性能优化与管理的艺术》
    《SQL SERVER基础教程》

    推荐阅读

    NULL and UNKNOWN (Transact-SQL)
    SQL Server中锁与事务隔离级别
    数据库两大神器【索引和锁】
    SQL SERVER开窗函数
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