SQL – это структурированный язык запросов. SQL не существует без баз данных — на нем нельзя писать программы, и в этом смысле он не является языком программирования, таким как РНР, но когда приходится иметь дело с конкретной СУБД, то без знания SQL уже не обойтись. На нем можно писать простенькие запросы, а можно выполнять большие транзакции, состоящие из нескольких сложных запросов. SQL-запрос — это своего рода команда к базе данных. Такая команда может затребовать вернуть информацию, попадающую под конкретные критерии, или дать указание удалить какие-либо записи и т.п. SQL-команда — это простая строка, например:

SELECT * FROM Staff WHERE department

SQL-запросы обычно близки к простому выражению на английском языке. Приведенная выше команда может быть переведена на русский язык следующим образом

ВЫБРАТЬ ВСЕ из Staff ГДЕ clwjiertme"

Вполне понятная команда, жаль только записывается она исключительно на английском. В результате выполнения такого запроса СУБД вернет все записи из таблицы Staff, в которых поле depart* Mit_id равно трем. В нашем примере дан­ный запрос фактически выбирает только программистов из всей базы сотрудников.

Если вы раньше не работали с СУБД, то у вас может возникнуть резонный во­прос: где и как можно выполнить данный запрос? Существует три способа выпол­нения SQL-запросов.

1. Интерактивная среда взаимодействия с СУБД. Для большинства серверов СУБД существуют программы-клиенты (встроенные или поставляемые третьими лицами), в рабочей среде которых можно писать SQL-запросы, вы­полнять их и получать результат. Обычно такие средства используются ад­министраторами баз данных и к РНР-программированию прямого отноше­ния не имеют. Примером клиентской программы для работы с MySQL может послужить программа MySQL Administrator (http: /www.mysgl.coin/ product-s/administratoT/) или очень популярная РНР-система phpMyAdmin (http: / /www. phpmyadi’ln. r»et/itumm jiage/index. php). Для начала работы будет достаточно уже установленного дистрибутива, который имеет консоль­ный интерфейс. В Linux необходимо из командной строки набрать команду mysql, чтобы открылось окно с приглашением для ввода SQL-запросов, а в Windows для запуска того же интерфейса нужно запустить файл mysql. ехе из каталога bin.

2. Статические SQL-запросы. Обычно такие запросы прописываются внутри хранимых процедур в самих базах данных или жестко прошиваются в самих приложениях. Статический SQL-запрос определен заранее и меняется только в том случае, если вручную переписывается код программы или хранимой процедуры. Из РНР такой SQL-запрос выполняется с помощью специальных функций, которые будут рассмотрены далее.

3. Динамические SQL-запросы. К данному виду относятся такие запросы, i рые при написании приложения не могут быть определены полностью. i» пример, при написании программы для получения списка сотруднике» mt разным подразделениям предприятия программисту не известно, ci"> о в компании будет подразделений и какие сотрудники будут в них входи i„. Конечно, эти данные можно прописать в программе жестко, но при перво же изменении в структуре компании программу можно будет выбросить ил, потребуется переписать. Динамические запросы позволяют создавать поо-граммы, гибкие к изменениям данных. В РНР такие запросы выполняются практически теми же функциями, что и статические, только в них г’»’щег’^в’> ет возможность передавать некоторые параметры.

В качестве резюме к описанным выше трем пунктам можно сказать, что SQL-запросы выполняются из специальных администраторских программ либо различ­ными способами из РНР-скриптов.

Так как СУБД решает множество задач, SQL тоже вынужден быть многоф циональным языком. Существует несколько типов операций, которые можно < \ ществлять с помощью SQL.

1. Определение структуры базы данных. К этому типу относятся запросы, с помощью которых создаются и модифицируются таблицы и индексы. Обыч­но это команды CRE; "Е ТА’ LE, ALI’R ТА’ LE, ‘ ” ’.ТЕ INDEX И др.

2. Манипуляция данными. К этому типу относятся запросы на вставку (дв1*и> ление), удаление или изменение данных в таблицах. Это три основные ко­манды: INSERT. DELETE И UPDATE.

3. Выборка данных Сюда входит только одна команда SELECT. Она не вносит изменения в сами данные, но позволяет получать их из базы. Несмотря на то что для выборки данных используется только одна команда, она имеет очень большие возможности и используется в приложениях очень часто.

4. Управление сервером СУБД. К этому типу в основном относятся запросы для управления пользователями и их правами доступа (например, команда GRANT).

Хорошее знание SQL очень облегчает труд программиста при работе с БД. При­ложения могут быть небольшими, но иметь большой функционал только за счет того, что много задач на себя возьмет SQL.

Как и в любой другой сфере IT, в SQL существуют стандарты — это ANSI SQL. Аббревиатура ANSI расшифровывается как Amrican National Standards Institute (Американский национальный институт стандартов). Однако не в последнюю оче­редь из-за различия в функционале самих СУБД реализации SQL для различных

СУБД все же отличаются друг от друга. На данный момент практически каждая СУБД имеет свой диалект, который обычно не сильно отличается от общего стан­дарта, но имеет свои особенности. Например, с Oracle и PostgreSQL совместим язык PL/SQL, а для работы с MS SQL Server используется T-SQL.

Для последующей работы с базами данных мы рекомендуем сразу изучать тот стандарт, с которым вы планируете работать в дальнейшем. Для большинства Web-разработчиков на данный момент с головой хватает функциональных возможно­стей СУБД MySQL (к тому же она может использоваться бесплатно), поэтому в дан­ной книге все примеры с MySQL будут приводиться, соответственно, на диалекте этой СУБД. Документация по языку запросов для MySQL можно найти на сайте www.mysql.com.

Программы клиенты

Протокол TFTP

TFTP - тоже протокол FTP, но поверх протокола UDP (т.е. протокол без гарантированной доставки). Может использоваться в локальной сети, где скорость передачи важнее. На практике используется редко.

FTP - программа запускается с командной строки.

Windows Comander - может работать как FTP-клиент. Позволяет работать с удаленными каталогами также как с локальными.

NetVampire - Специализированный FTP-клиент, который позволяет качать большие файлы и качать по плохим каналам.

SQL (Structured Query Language) - это структурированный язык запросов к реляционным базам данных. На этом языке можно формулировать выражения (запросы), которые извлекают требуемые данные, модифицируют их, создают таблицы и изменяют их структуры, определяют права доступа к данным и многое другое.

Запросы выполняются системой управления базой данных (СУБД). Если вы не являетесь специалистом по разработке и администрированию баз данных, то вполне можете быть их пользователем, который просматривает или/и изменяет данные в уже имеющихся таблицах. Во многих случаях эти и другие операции с базой данных выполняются с помощью специальных приложений, предоставляющих пользователю удобный интерфейс. Обычно приложения пишутся на специальных языках программирования (С, Pascal, Visual Basic и т. п.) и чаще всего создаются с помощью интегрированных сред разработки, например, Delphi, C++ Builder и др. Однако доступ к базе данных можно получить и без них - с помощью только SQL. Следует заметить также, что и специализированные приложения обычно используют SQL-фрагменты кода при обращениях к базе данных.

Таким образом, SQL - широко распространенный стандартный язык работы с реляционными базами данных. Синтаксис этого языка достаточно прост, чтобы его могли использовать рядовые пользователи, а не только программисты. В настоящее время обычный пользователь компьютера должен владеть, по крайней мере, текстовым редактором (например, Microsoft Word) и электронными таблицами (например, Microsoft Excel). Неплохо, если он также умеет пользоваться базами данных. Различных СУБД существует много, а универсальное средство работы с базами данных одно - SQL. Знание SQL, хотя бы его основ, и умение его применять для поиска и анализа данных является фундаментальной частью компьютерной грамотности даже рядовых пользователей.

Первые разработки систем управления реляционными базами данных (реляционных СУБД) были выполнены в компании IBM в начале 1970-х годов. Тогда же был создан язык данных, предназначенный для работы в этих системах. Экспериментальная версия этого языка называлась SEQUEL - от англ. Structured English QUEry Language (структурированный английский язык запросов). Однако официальная версия была названа короче - SQL (Structured Query Language). Точнее говоря, SQL - это подъязык данных, поскольку СУБД содержит и другие языковые средства.

В 1981 году IBM выпускает реляционную СУБД SQL/DS. К этому времени компания Relation Software Inc. (сегодня это Oracle Corporation) уже выпустила свою реляционную СУБД. Эти продукты сразу же стали стандартом систем, предназначенных для управления базами данных. В состав этих продуктов вошел и SQL, который фактически стал стандартом для подъязыков данных. Производители других СУБД выпустили свои версии SQL. В них имелись не только основные возможности продуктов IBM. Чтобы получить некоторое преимущество для "своей" СУБД, производители вводили некоторые расширения SQL. Вместе с тем, начались работы по созданию общепризнанного стандарта SQL.

В 1986 году Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) выпустил официальный стандарт SQL-86, который в 1989 году был обновлен и получил новое название SQL-89. В 1992 году этот стандарт был назван SQL-92 (ISO/IEC 9075:1992). Последней версией стандарта SQL является SQL:2003 (ISO/IEC 9075X:2003).

Любая реализация SQL в конкретной СУБД несколько отличается от стандарта, соответствие которому объявлено производителем. Так, многие СУБД (например, Microsoft Access 2003, PostgreSQL 7.3) поддерживают SQL-92 не в полной мере, а лишь с некоторым уровнем соответствия. Кроме того, они поддерживают и элементы, которые не входят в стандарт. Однако разработчики СУБД стремятся к тому, чтобы новые версии их продуктов как можно в большей степени соответствовали стандарту SQL.

Внимание. В данном пособии описаны элементы SQL2003, не все из которых поддерживаются существующими СУБД. Прежде чем применять их на практике, следует убедиться, что они будут работать в вашей СУБД. Об этом можно узнать из технической документации. Большинство описанных элементов соответствуют и более ранним версиям SQL, в частности, широко распространенному SQL-92.

SQL задумывался как простой язык запросов к реляционной базе данных, близкий к естественному (точнее, к английскому) языку. Предполагалось, что близость по форме к естественному языку сделает SQL средством, доступным для широкого применения обычными пользователями баз данных, а не только программистами. Первоначально SQL не содержал никаких управляющих структур, свойственных обычным языкам программирования. Запросы, синтаксис которых довольно прост, вводились прямо с консоли последовательно один за другим и в этой же последовательности выполнялись. Однако SQL так и не стал инструментом банковских служащих, продавцов авиа- и железнодорожных билетов, экономистов и других служащих различных фирм, использующих информацию, хранимую в базах данных. Для них простой SQL оказался слишком сложным и неудобным, несмотря на свою близость к естественному языку вопросов.

На практике с базой данных обычно работают посредством приложений, написанных программистами на процедурных языках, например, на С, Visual Basic, Pascal, Java и др. Часто приложения создаются в специальных средах визуальной разработки, таких как Delphi, Microsoft Access, Visual dBase и т. п. При этом разработчику приложения практически не приходится писать коды программ, поскольку за него это делает система разработки. Во всяком случае, работа с программным кодом оказывается минимальной. Эти приложения имеют удобный графический интерфейс, не вынуждающий пользователя непосредственно вводить запросы на языке SQL. Вместо него это делает приложение. Впрочем, приложение может как использовать, так и не использовать SQL для обращения к базе данных. SQL не единственное, хотя и очень эффективное средство получения, добавления и изменения данных, и если есть возможность использовать его в приложении, то это следует делать.

Реляционные базы данных могут существовать и действительно существуют вне зависимости от приложений, обеспечивающих пользовательский интерфейс. Если по каким-либо причинам такого интерфейса нет, то доступ к базе данных можно осуществить с помощью SQL, используя консоль или какое-нибудь приложение, с помощью которого можно соединиться с базой данных, ввести и отправить SQL-запрос (например, Borland SQL Explorer).

Язык SQL считают декларативным (описательным) языком, в отличие от языков, на которых пишутся программы. Это означает, что выражения на языке SQL описывают, что требуется сделать, а не каким образом.

Например, для того чтобы выбрать из таблицы сотрудники сведения о фамилиях и должностях сотрудников 102 отдела, достаточно выполнить следующий запрос:

SELECT Фамилия, Должность FROM Сотрудники WHERE Отдел=102;

По-русски данное выражение звучит так:

ВЫБРАТЬ Фамилия, Должность ИЗ Сотрудники ПРИ УСЛОВИИ, ЧТО Отдел = 102;

Чтобы изменить значение "Иванов " на "Петров " столбца Фамилия , достаточно выполнить следующий запрос:

UPDATE Сотрудники SET Фамилия = "Петров" WHERE Фамилия = "Иванов";

По-русски данное выражение выглядит так:

ОБНОВИТЬ Сотрудники УСТАНОВИВ Фамилия РАВНЫМ "Петров " ГДЕ Фамилия = "Иванов" ;

Вам не нужно подробно описывать действия, которые должна выполнить СУБД, чтобы выбрать из таблицы указанные в запросе данные. Вы просто описываете, что желаете получить. В результате выполнения запроса СУБД возвращает таблицу, содержащую запрошенные вами данные. Если в базе данных не оказалось данных, соответствующих запросу, то будет возвращена пустая таблица.

Однако последние версии SQL поддерживают операторы управления вычислениями, свойственные процедурным языкам управления (операторы условного перехода и цикла). Поэтому SQL сейчас это не чисто декларативный язык.

Кроме выборки, добавления, изменения и удаления данных из таблиц, SQL позволяет выполнять все необходимые действия по созданию, модификации и обеспечению безопасности баз данных. Все эти возможности распределены между тремя компонентами SQL:

· DML (Data Manipulation Language - язык манипулирования данными ) предназначен для поддержки базы данных: выбора (SELECT ), добавления (INSERT ), изменения (UPDATE ) и удаления (DELETE ) данных из таблиц. Эти операторы (команды) могут содержать выражения, в том числе и вычисляемые, а также подзапросы - запросы, содержащиеся внутри другого запроса. В общем случае выражение запроса может быть настолько сложным, что сразу и не скажешь, что он делает. Однако сложный запрос можно мысленно разбить на части, которые легче анализировать. Аналогично, сложные запросы создаются из относительно простых для понимания выражений (подзапросов).

· DDL (Data Definition Language - язык определения данных ) предназначен для создания, модификации и удаления таблиц и всей базы данных. Примерами операторов, входящих в DDL, являются CREATE TABLE (создать Таблицу)," CREATE VIEW (создать представление), CREATE SHEMA (создать схему), ALTER TABLE (изменить таблицу), DROP (удалить) и др.

· DCL (Data Control Language - язык управления данными ) предназначен для обеспечения защиты базы данных от различного рода повреждений. СУБД предусматривает некоторую защиту данных автоматически. Однако в ряде случаев следует предусмотреть дополнительные меры, предоставляемые DCL.

В этой главе…

• Что такое SQL
• Заблуждения, связанные с SQL
• Взгляд на разные стандарты SQL
• Знакомство со стандартными командами и зарезервированными словами SQL
• Представление чисел, символов, дат, времени и других типов данных
• Неопределенные значения и ограничения
• Использование SQL в системе клиент/сервер
• SQL в сети

SQL - это гибкий язык, который можно использовать самыми разными способами. Он является самым распространенным инструментом, используемым для связи с реляционной базой данных. В этой главе я объясню, чем является SQL и чем он не является, в частности, чем SQL отличается от компьютерных языков других типов. Затем вы познакомитесь с командами и типами данных, которые поддерживает стандартный SQL. Кроме того, я объясню такие основные понятия, как неопределенные значения и ограничения . И, наконец, будет дан обзор того, как SQL вписывается в среду клиент/сервер, а также в Internet и интранет-сети организаций.

Чем является SQL и чем он не является

Первое, что надо уяснить насчет SQL, - этот язык не является процедурным , как FORTRAN, Basic, С, COBOL, Pascal и Java. Чтобы решить задачу с помощью одного из этих процедурных языков, приходится писать процедуру, которая выполняет одну за другой указанные операции, пока выполнение задачи не будет закончено. Процедура может быть линейной последовательностью или содержать ветвление, но в любом случае программист указывает порядок выполнения.

Иными словами, SQL является непроцедурным языком. Чтобы с его помощью решить задачу, сообщите SQL, что именно вам нужно, как если бы вы говорили с джином из лампы Аладдина. И при этом не надо говорить, каким образом получить для вас то, что вы хотите. Система управления базами данных (СУБД) сама решит, как лучше всего выполнить ваш запрос.

Хорошо. Только что я сказал, что SQL не является процедурным языком. В сущности, это правда. Однако миллионы программистов вокруг (и вы, возможно, один из них) привыкли решать задачи процедурным путем, поэтому в последние годы оказывалось немалое давление, чтобы дополнить SQL некоторыми процедурными возможностями. Поэтому теперь в составе новой версии спецификации SQL, SQL:2003, имеются такие средства процедурного языка, как блоки BEGIN, условные операторы IF, функции и процедуры. Благодаря этим новым средствам, можно хранить программы на сервере с тем, чтобы их могли повторно использовать многие пользователи.

Для иллюстрации того, что я имел в виду, когда говорил "сообщите системе, что именно вам нужно", предположим, что у вас имеется таблица EMPLOYEE с данными о служащих и вы хотите выбрать из нее все строки, соответствующие всем "старшим" работникам. Под "старшими" работниками можно подразумевать каждого, кто старше 40 лет или кто получает более 60000 долларов в год. Нужную вам выборку можно сделать с помощью следующего запроса:

SELECT * FROM EMPLOYEE WHERE AGE >40 OR SALARY >60000;

Этот оператор выбирает из таблицы EMPLOYEE все строки, в которых или значение столбца AGE (возраст) больше 40 или значение в столбце SALARY (зарплата) больше 60000. SQL сам знает, каким образом надо выбирать информацию. Ядро базы данных проверяет базу и принимает для себя решение, каким образом следует выполнять запрос. Все, что от вас требуется, - указать, какие данные вам нужны.

Помни:
Запрос - это вопрос, который вы задаете базе данных. Если какие-либо ее данные удовлетворяют условиям вашего запроса, то SQL передает их вам .

В современных реализациях SQL отсутствуют многие простые программные конструкции, которые являются фундаментальными для большинства других языков. В приложениях для повседневной жизни, как правило, требуются хотя бы некоторые из этих конструкций, поэтому SQL на самом деле представляет собой подъязык данных. Даже имея дополнения, появившиеся в SQL вместе со стандартом SQL: 1999 и дополнительные расширения, добавленные в SQL:2003, все равно для создания законченного приложения необходимо использовать вместе с SQL один из программных языков, такой, например, как С.

Выбирать информацию из базы данных можно одним из следующих способов.

• С помощью однократного непрограммируемого запроса с консоли компьютера, вводя команду SQL и читая на экране результаты ее выполнения. Консоль - это традиционный термин, означающий компьютерное оборудование, которое выполняет работу клавиатуры и экрана, применяемых в современных ПК. Запросы с консоли пригодны тогда, когда требуется быстрый ответ на конкретный запрос. Для удовлетворения какой-либо текущей потребности вам могут потребоваться такие данные из базы, которые до этого никогда не требовались. Возможно, они вам никогда больше не понадобятся, но сейчас они нужны. Введите с клавиатуры соответствующий SQL-запрос, и через некоторое время на вашем экране появится результат.
• С помощью программы, которая извлекает из базы данных информацию, а затем создает на основе этих данных отчет, выводимый или на экран, или на печать . Язык SQL можно использовать и так. Сложный запрос SQL, который, возможно, еще пригодится в будущем, можно поместить прямо в программу. Это позволяет многократно использовать его в дальнейшем. Таким образом, формулировка запроса выполняется один раз. Как вставлять код SQL в программы, написанные на другом языке, рассказывается в главе 15.

Введение в управление реляционными базами данных

sql часто называют языком эсперанто для систем управления базами данных (СУБД). Действительно, в мире нет другого языка для работы с базами данных (БД), который бы настолько широко использовался в программах. Первый стандарт sol появился в 1986 г. и к настоящему времени завоевал всеобщее признание. Его можно использовать даже при работе с нереляционными СУБД. В отличие от других программных средств, таких, как языки Си и Кобол, являющихся прерогативой программистов-профессионалов, sql применяется специалистами из самых разных областей. Программисты, администраторы СУБД, бизнес-аналитики — все они с успехом обрабатывают данные с помощью sql. Знание этого языка полезно всем, кому приходится иметь дело с БД.

В этой статье мы рассмотрим основные понятия sql. Расскажем его предысторию (и развеем попутно несколько мифов). Вы познакомитесь с реляционной моделью и сможете приобрести первые навыки работы с sql, что поможет в дальнейшем освоении языка.

Трудно ли изучить sql? Это зависит от того, насколько глубоко вы собираетесь вникать в суть. Для того чтобы стать профессионалом, придется изучить очень многое. Язык sql появился в 1974 г. как предмет небольшой исследовательской работы, состоявшей из 23 страниц, и с тех пор прошел долгий путь развития. Текст действующего ныне стандарта — официального документа "the international standard database language sql" (обычно называемого sql-92) — содержит свыше шести сотен страниц, однако в нем ничего не говорится о конкретных особенностях версий sol, реализованных в СУБД фирм microsoft, oracle, sybase и др. Язык настолько развит и разнообразен, что лишь простое перечисление его возможностей потребует нескольких журнальных статей, а если собрать все, что написано на тему sol, то получится многотомная библиотека.

Однако для обычного пользователя совсем не обязательно знать sql целиком и полностью. Как туристу, оказавшемуся в стране, где говорят на непонятном языке, достаточно выучить лишь несколько употребительных выражений и правил грамматики, так и в sql — зная немногое, можно получать множество полезных результатов. В этой статье мы рассмотрим основные команды sql, правила задания критериев для отбора данных и покажем, как получать результаты. В итоге вы сможете самостоятельно создавать таблицы и вводить в них информацию, составлять запросы и работать с отчетами. Эти знания могут стать базой для дальнейшего самостоятельного освоения sql.

Что такое sql?

sql — это специализированный непроцедурный язык, позволяющий описывать данные, осуществлять выборку и обработку информации из реляционных СУБД. Специализированность означает, что sol предназначен лишь для работы с БД; нельзя создать полноценную прикладную систему только средствами этого языка — для этого потребуется использовать другие языки, в которые можно встраивать sql-команды. Поэтому sql еще называют вспомогательным языковым средством для обработки данных. Вспомогательный язык используется только в комплексе с другими языками.

В прикладном языке общего назначения обычно имеются средства для создания процедур, а в sql их нет. С его помощью нельзя указать, каким образом должна выполняться некоторая задача, а можно лишь определить, в чем именно она заключается. Другими словами, при работе с sql нас интересуют результаты, а не процедуры для их получения.

Наиболее существенным свойством sql является возможность доступа к реляционным БД. Многие даже считают, что выражения "БД, обрабатываемая средствами sql" и "реляционная БД" — синонимы. Однако скоро вы убедитесь, что между ними имеется разница. В стандарте sql-92 даже нет термина отношение (relation).

Что такое реляционная СУБД?

Если не вдаваться в подробности, то реляционная СУБД — это система, основанная на реляционной модели управления данными.

Понятие реляционной модели было впервые предложено в работе д-ра Е. Ф. Кодда, опубликованной в 1970 г. В ней был описан математический аппарат для структуризации данных и управления ими, а также предложена абстрактная модель для представления любой реальной информации. До этого при использовании БД требовалось учитывать конкретные особенности хранения в ней информации. Если внутренняя структура БД изменялась (например, с целью повышения быстродействия), приходилось перерабатывать прикладные программы, даже если на логическом уровне никаких изменений не происходило. Реляционная модель позволила отделить частные особенности хранения данных от уровня прикладной программы. В самом деле, модель никак не описывает способы хранения информации и доступа к ней. Учитывается лишь то, как эта информация воспринимается пользователем. Благодаря появлению реляционной модели качественно изменился подход к управлению данными: из искусства оно превратилось в науку, что привело к революционному развитию отрасли.

Основные понятия реляционной модели

Согласно реляционной модели, отношение (relation) — это некоторая таблица с данными. Отношение может иметь один или несколько атрибутов (признаков), соответствующих столбцам этой таблицы, и некоторое множество (возможно, пустое) данных, представляющих собой наборы этих атрибутов (их называют n-арными кортежами, или записями) и соответствующих строкам таблицы.

Для любого кортежа значения атрибутов должны принадлежать так называемым доменам. Фактически доменом является некоторый набор данных, который задает множество всех допустимых значений.

Давайте рассмотрим пример. Пусть имеется домен ДниНедели, содержащий значения от Понедельник до Воскресенье. Если отношение имеет атрибут ДеньНедели, соответствующий этому домену, то в любом кортеже отношения в столбце ДеньНедели должно присутствовать одно из перечисленных значений. Появление значений Январь или Кошка не допускается.

Обратите внимание: атрибут обязательно должен иметь одно из допустимых значений. Задание сразу нескольких значений запрещено. Таким образом, помимо требования принадлежности значений атрибута некоторому домену, должно соблюдаться условие его атомарности. Это означает, что для этих значений недопустима декомпозиция, т. е. нельзя разбить их на более мелкие части, не потеряв основного смысла. Например, если бы значение атрибута одновременно содержало Понедельник и Вторник, то можно было бы выделить две части, сохранив первоначальный смысл — ДеньНедели; следовательно, это значение атрибута не является атомарным. Однако если попробовать разбить значение "Понедельник" на части, то получится набор из отдельных букв — от "П" до "К"; исходный смысл утерян, поэтому значение "Понедельник" является атомарным.

Отношения обладают и другими свойствами. Наиболее значимое из них — математическое свойство замкнутости операций. Это означает, что в результате выполнения любой операции над отношением должно появляться новое отношение. Это свойство позволяет при выполнении математических операций над отношениями получать предсказуемые результаты. Кроме того, появляется возможность представлять операции в виде абстрактных выражений с разными уровнями вложенности.

В своей исходной работе д-р Кодд определил набор из восьми операторов, получивший название реляционной алгебры. Четыре оператора — объединение, логическое умножение, разность и Декартово произведение — были перенесены из традиционной теории множеств; остальные операторы были созданы специально для обработки отношений. В последующих работах д-ра Кодда, Криса Дейта и других исследователей были предложены дополнительные операторы. Далее в этой статье будут рассмотрены три реляционных оператора — продукция (project), ограничения (select, или restrict) и слияние (join).

sql и реляционная модель

Теперь, когда вы познакомились с реляционной моделью, давайте забудем о ней. Конечно, не навсегда, а лишь для того, чтобы объяснить следующее: хотя именно предложенная д-ром Коддом реляционная модель была использована при разработке sql, между ними нет полного или буквального соответствия (это одна из причин, почему в стандарте sql-92 отсутствует термин отношение). Например, понятия таблица sql и отношение не являются равнозначными, потому что в таблицах может быть сразу несколько одинаковых строк, тогда как в отношениях появление идентичных кортежей не разрешено. К тому же в sql не предусмотрено использование реляционных доменов, хотя в некоторой степени их роль играют типы данных (некоторые влиятельные сторонники реляционной модели предпринимают сейчас попытку добиться включения в будущий стандарт sql реляционных доменов).

К сожалению, несоответствие между sql и реляционной моделью породило множество недоразумений и споров за прошедшие годы. Но так как основная тема статьи — изучение sql, а не реляционной модели, эти проблемы здесь не рассматриваются. Просто следует запомнить, что между терминами, применяемыми в sql и в реляционной модели, имеются различия. Далее в статье будут использоваться только термины, принятые в sql. Вместо отношений, атрибутов и кортежей будем применять их sql-аналоги: таблицы, столбцы и строки.

Статический и динамический sql

Возможно, вам уже знакомы такие термины, как статический и динамический sql. sql-запрос является статическим, если он компилируется и оптимизируется на стадии, предшествующей выполнению программы. Мы уже упоминали одну из форм статического sql, когда говорили о встраивании sql-команд в программы на Си или Коболе (для таких выражений существует еще другое название — встроенный sql). Как вы, наверное, догадываетесь, динамический sql-запрос компилируется и оптимизируется в ходе исполнения программы. Как правило, обычные пользователи применяют именно динамический sql, позволяющий создавать запросы в соответствии с сиюминутными нуждами. Один из вариантов изпользования динамических sql-запросов — их интерактивный или непосредственный вызов (существует даже специальный термин — directsql), когда отправляемые на обработку запросы вводятся в интерактивном режиме с терминала. Между статическим и динамическим sql имеются определенные различия в синтаксисе применяемых конструкций и особенностях исполнения, однако эти вопросы выходят за рамки статьи. Отметим лишь, что для ясности понимания примеры даются в форме direct sql-запросов, поскольку это позволяет научиться использовать sql не только программистам, но и большинству конечных пользователей.

Как изучать sql

Теперь вы готовы к написанию своих первых sql-запросов. Если у вас имеется доступ к БД через sql и вы захотите воспользоваться нашими примерами на практике, то учтите следующее: вы должны входить в систему как пользователь с неограниченными полномочиями и вам потребуются программные средства интерактивной обработки sql-запросов (если речь идет о сетевой БД, следует переговорить с администратором БД о предоставлении вам соответствующих прав). Если доступа к БД через sql нет — не огорчайтесь: все примеры очень простые и в них можно разобраться "всухую", без выхода на машину.

Для того чтобы выполнить какие-либо действия в sql, следует выполнить выражение на языке sql. Встречается несколько типов выражений, однако среди них можно выделить три основные группы: ddl-команды (data definition language — язык описания данных), dml-команды (data manipulation language — язык манипуляций с данными) и средства контроля за данными. Таким образом, в sql в каком-то смысле объединены три различных языка.

Команды языка описания данных

Начнем с одной из основных ddl-команд — create table (Создать таблицу). В sql бывают таблицы нескольких типов, основными являются два типа: базовые (base) и выборочные (views). Базовыми являются таблицы, относящиеся к реально существующим данным; выборочные — это "виртуальные" таблицы, которые создаются на основе информации, получаемой из базовых таблиц; но для пользователей формы выглядят как обычные таблицы. Команда create table предназначена для создания базовых таблиц.

В команде create table следует задать название таблицы, указать список столбцов и типы содержащихся в них данных. В качестве параметров могут присутствовать также другие необязательные элементы, однако сначала давайте рассмотрим только основные параметры. Покажем простейшую синтаксическую форму для этой команды:

create table ИмяТаблицы (Столбец ТипДанных) ;

create и table — это ключевые слова sql; ИмяТаблицы, Столбец и ТипДанных — это формальные параметры, вместо которых пользователь каждый раз вводит фактические значения. Параметры Столбец и ТипДанных заключены в круглые скобки. В sql круглые скобки обычно используются для группировки отдельных элементов. В данном случае они позволяют объединить определения для столбца. Стоящий в конце знак "точка с запятой" является разделителем команд. Он должен завершать любое выражение на языке sql.

Рассмотрим пример. Пусть нужно создать таблицу для хранения данных обо всех встречах (appointments). Для этого в sql следует ввести команду:

create table appointments (appointment_date date) ;

После выполнения этой команды будет создана таблица с именем appointments, где имеется один столбец appointment_date, в котором могут записываться данные типа date. Поскольку на текущий момент данные еще не вводились, количество строк в таблице равно нулю (с помощью команды create table только дается определение таблицы; реальные значения вводятся командой insert, которая рассматривается далее).

Параметры appointments и appointment_date называются идентификаторами, поскольку они задают имена для конкретных объектов БД, в данном случае — имена для таблицы и столбца соответственно. В sql встречаются идентификаторы двух типов: обычные (regular) и выделенные (delimited). Выделенные идентификаторы заключаются в двойные кавычки, и в них учитывается регистр используемых символов. Обычные идентификаторы не выделяются никакими ограниченными символами, в их написании регистр не учитывается. В этой статье применяются только обычные идентификаторы.

Символы, используемые для построения идентификаторов, должны удовлетворять определенным правилам. В обычных идентификаторах могут использоваться только буквы (не обязательно латинские, но и других алфавитов), цифры и символ подчеркивания. Идентификатор не должен содержать знаков пунктуации, пробелов или специальных символов (#, @, % или!); кроме того, он не может начинаться с цифры или знака подчеркивания. Для идентификаторов можно использовать отдельные ключевые слова sql, но делать это не рекомендуется. Идентификатор предназначен для обозначения некоторого объекта, поэтому у него должно быть уникальное (в рамках определенного контекста) имя: нельзя создать таблицу с именем, которое уже встречается в БД; в одной таблице нельзя иметь столбцы с одинаковыми именами. Кстати, имейте в виду, что appointments и appointments — это одинаковые имена для sql. Одним лишь изменением регистра букв создать новый идентификатор нельзя.

Хотя таблица может иметь всего один столбец, на практике обычно требуются таблицы с несколькими столбцами. Команда для создания такой таблицы в общем виде выглядит так:

create table ИмяТаблицы (Столбец ТипДанных [ { , Столбец ТипДанных } ]) ;

Квадратные скобки использованы для обозначения необязательных элементов, фигурные содержат элементы, которые могут представлять собой перечень однопутных конструкций (при вводе реальной sql-команды ни те ни другие скобки не ставятся). Такой синтаксис позволяет задать любое число столбцов. Обратите внимание, что перед вторым элементом стоит запятая. Если в списке имеется несколько параметров, то они отделяются друг от друга запятыми.

create table appointments2 (appointment_date date , appointment_time time , description varchar (256)) ;

Данная команда создает таблицу appointments2 (новая таблица должна иметь иное имя, так как таблица appointments уже присутствует в БД). Как и в первой таблице, в ней имеется столбец appointment_date для записи даты встреч; кроме того, появился столбец appointment_time для записи времени этих встреч. Параметр description (описание) является текстовой строкой, где может содержаться до 256 символов. Для этого параметра указан тип varchar (сокращение от character varying), поскольку заранее не известно, сколько места потребуется для записи, но ясно, что описание займет не более 256 символов. При описании параметро в типа символьная строка (и некоторых других типов) указывается длина параметра. Ее значение задается в круглых скобках справа от названия типа.

Возможно, вы обратили внимание, что в двух рассмотренных примерах запись команды оформлена по-разному. Если в первом случае команда полностью размещена в одной строке, то во втором после первой открытой круглой скобки запись продолжена с новой строки, и определение каждого следующего столбца начинается с новой строки. В sql нет специальных требований к оформлению записи. Разбиение записи на строки делает ее чтение удобнее. Язык sql позволяет при написании команд не только разбивать команду по строкам, но и вставлять отступы в начале строк и пробелы между элементами записи.

Теперь, когда вы знаете основные правила, давайте рассмотрим более сложный пример создания таблицы с несколькими столбцами. В начале статьи была показана таблица employees (Сотрудники). В ней содержатся следующие столбцы: фамилия, имя, дата приема на работу, подразделение, категория и зарплата за год. Для определения этой таблицы используется следующая команда sql:

create table employees (last_name character (13) not null, first_name character (10) not null, hire_date date , branch_office character (15) , grade_level smallint , salary decimal (9 , 2)) ;

В команде встречаются несколько новых элементов. Прежде всего, это выражение not null, стоящее в конце определения столбцов last_name и first_name. С помощью подобных конструкций задаются требования, подлежащие обязательному соблюдению. В данном случае указано, что поля last_name и first_name должны обязательно заполняться при вводе; оставлять эти столбцы пустыми нельзя (это вполне логично: как можно идентифицировать сотрудника, не зная его имени?).

Кроме того, в примере присутствуют три новых типа данных: character, smallint и decimal. До сих пор мы почти не говорили о типах. Хотя в sql нет реляционных доменов, однако имеется набор основных типов данных. Эта информация используется при выделении памяти и сравнении величин; в определенной степени сужает список возможных значений при вводе, однако контроль типов в sql менее строгий, чем в других языках.

Все имеющиеся в sql типы данных можно разбить на шесть групп: символьные строки, точные числовые значения, приближенные числовые значения, битовые строки, датовремя и интервалы. Мы перечислили все разновидности, однако в этой статье подробно будут рассматриваться лишь отдельные из них (битовые строки, например, не представляют особого интереса для обычных пользователей).

Кстати, если вы подумали, что датовремя — это опечатка, то ошиблись. К данной группе (datetime) относится большинство используемых в sql типов данных, связанных со временем (такие параметры, как временные интервалы, выделены в отдельную группу). В предыдущем примере уже встречались два типа данных из группы датовремя — date и time.

Следующий тип данных, с которым вы уже знакомы, — character varying (или просто varchar); он относится к группе символьных строк. Если varchar служит для хранения строк переменной длины, то встретившийся в третьем примере тип char предназначен для записи строк, имеющих фиксированное число символов. Например, в столбце last_name будут записываться строки из 13 символов вне зависимости от реально вводимых фамилий, будь то poe или penworth-chickering (в случае с poe оставшиеся 10 символов заполнятся пробелами).

С точки зрения пользователя, varchar и char имеют одинаковый смысл. Зачем нужно было вводить два типа? Дело в том, что на практике обычно приходится искать компромисс между быстродействием и экономией пространства на диске. Как правило, применение строк с фиксированной длиной дает некоторый выигрыш в скорости доступа, однако при слишком большой длине строк пространство на диске расходуется неэкономно. Если в appointments2 для каждой строки комментария резервировать по 256 символов, то это может оказаться нерационально; чаще всего строки будут значительно короче. С другой стороны, фамилии также имеют разную длину, но для них, как правило, требуется около 13 символов; в этом случае потери будут минимальными. Существует хорошее правило: если известно, что длина строки меняется незначительно либо она сравнительно невелика, то используйте char; в остальных случаях — varchar.

Следующие два новых типа данных — smallint и decimal — относятся к группе точных числовых значений. smallint — это сокращенное название от small integer (малое целое). В sql также предусмотрен тип данных integer. Наличие двух схожих типов и в этом случае объясняется соображением экономии пространства. В нашем примере значения параметра grade_level могут быть представлены с помощью двузначного числа, поэтому использован тип smallint; однако на практике не всегда известно, какие максимальные значения могут быть у параметров. Если такой информации нет, то применяйте integer. Реальный объем, выделяемый для хранения параметров типа smallint и integer, и соответствующий диапазон значений для этих параметров индивидуальны для каждой платформы.

Тип данных decimal, обычно используемый для учета финансовых показателей, позволяет задать шаблон с требуемым числом десятичных знаков. Поскольку этот тип служит для точной числовой записи, он гарантирует точность при выполнении математических операций над десятичными данными. Если для десятичных значений использовать типы данных из группы приближенной числовой записи, например float (floating point number — число с плавающей точкой), это приведет к погрешностям округления, поэтому для финансовых расчетов этот вариант не подходит. Для определения параметров типа decimal используется следующая форма записи:

где p — это число десятичных знаков, d — количество разрядов после запятой. Вместо p следует записывать общее число значащих цифр в используемых значениях, а вместо d — количество цифр после запятой.

Во врезке "Создание таблицы" показан полный вариант обобщенной записи команды create table. В нем присутствуют новые элементы и показан формат для всех рассмотренных типов данных (В принципе встречаются и другие типы данных, но пока мы их не рассматриваем).

На первых порах может показаться, что синтаксис sql-команд слишком сложен. Но вы легко в нем разберетесь, если внимательно изучили приведенные выше примеры. На схеме появился дополнительный элемент — вертикальная черта; он служит для разграничения альтернативных конструкций. Другими словами, при определении каждого столбца нужно выбрать подходящий тип данных (как вы помните, в квадратные скобки заключаются необязательные параметры, а в фигурные скобки — конструкции, которые могут повторяться многократно; в реальных sql-командах эти специальные символы не пишутся). В первой части схемы приведены полные названия для типов данных, во второй — их сокращенные названия; на практике можно использовать любые из них.

Первая часть статьи завершена. Вторая будет посвящена изучению dml-команд insert, select, update и delete. Также будут рассмотрены условия выборки данных, операторы сравнения и логические операторы, использование null-значений и троичная логика.

Создание таблицы. Синтаксис команды create table: в квадратных скобках указаны необязательные параметры, в фигурных — повторяющиеся конструкции.

create table table (column character (length) [ constraint ] | character varying (length) [ constraint ] | date [ constraint ] | time [ constraint ] | integer [ constraint ] | smallint [ constraint ] | decimal (precision, decimal places) [ constraint ] | float (precision) [ constraint ] [{ , column char (length) [ constraint ] | varchar (length) [ constraint ] | date [ constraint ] | time [ constraint ] | int [ constraint ] | smallint [ constraint ] | dec (precision, decimal places) [ constraint ] | float (precision) [ constraint ] }]) ;

Секрет названия sql

В начале 1970-х гг. в ibm приступили к практическому воплощению модели реляционных БД, предложенной д-ром Коддом. Дональд Чамберлин и группа других сотрудников подразделения перспективных исследований создали прототип языка, получивший название structured english query language (язык структурированных англоязычных запросов), или просто sequel. В дальнейшем он был расширен и подвергнут доработке. Новый вариант, предложенный ibm, получил название sequel/2. Его использовали как программный интерфейс (api) для проектирования первой реляционной системы БД фирмы ibm — system/r. Из соображений, связанных с правовыми нюансами, в ibm решили изменить название: вместо sequel/2 использовать sql (structured query language). Эту аббревиатуру часто произносят как "си-ку-эл".

Между ранними прототипами sequel и признанным ныне в различных организациях стандартом sql имеются существенные различия. Джим Мелтон, занимавшийся подготовкой стандарта sql-92, даже заявил, что многие ошибаются, считая, будто слово "структурированные" правильно отражает специфику этого языка (jim melton and alan r. simon "understanding the new sql: a complete guide". san francisco: morgan kaufmann, 1993. isbn: 1-55860-245-3). Поэтому фактически sql — это просто название, последовательность букв s-q-l и ничего более.

Хорошо Плохо

Одним из языков, появившихся в результате разработки реляционной модели данных, является язык SQL (Structured Query Language), который в настоящее время получил очень широкое распространение и фактически превратился в стандартный язык реляционных баз данных . Стандарт на язык SQL был выпущен Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 1986 г., а в 1987 г. Международная организация стандартов (ISO) приняла его в качестве международного. Нынешний стандарт SQL известен под названием SQL/92.

С использованием любых стандартов связаны не только многочисленные и вполне очевидные преимущества, но и определенные недостатки. Прежде всего, стандарты направляют в определенное русло развитие соответствующей индустрии; в случае языка SQL наличие твердых основополагающих принципов приводит, в конечном счете, к совместимости его различных реализаций и способствует как повышению переносимости программного обеспечения и баз данных в целом, так и универсальности работы администраторов баз данных . С другой стороны, стандарты ограничивают гибкость и функциональные возможности конкретной реализации . Под реализацией языка SQL понимается программный продукт SQL соответствующего производителя. Для расширения функциональных возможностей многие разработчики, придерживающиеся принятых стандартов, добавляют к стандартному языку SQL различные расширения. Следует отметить, что стандарты требуют от любой законченной реализации языка SQL наличия определенных характеристик и в общих чертах отражают основные тенденции, которые не только приводят к совместимости между всеми конкурирующими реализациями , но и способствуют повышению значимости программистов SQL и пользователей реляционных баз данных на современном рынке программного обеспечения.

Все конкретные реализации языка несколько отличаются друг от друга. В интересах самих же производителей гарантировать, чтобы их реализация соответствовала современным стандартам ANSI в части переносимости и удобства работы пользователей. Тем не менее каждая реализация SQL содержит усовершенствования, отвечающие требованиям того или иного сервера баз данных . Эти усовершенствования или расширения языка SQL представляют собой дополнительные команды и опции, являющиеся добавлениями к стандартному пакету и доступные в данной конкретной реализации .

В настоящее время язык SQL поддерживается многими десятками СУБД различных типов, разработанных для самых разнообразных вычислительных платформ, начиная от персональных компьютеров и заканчивая мейнфреймами.

Все языки манипулирования данными, созданные для многих СУБД до появления реляционных баз данных , были ориентированы на операции с данными, представленными в виде логических записей файлов. Разумеется, это требовало от пользователя детального знания организации хранения данных и серьезных усилий для указания того, какие данные необходимы, где они размещаются и как их получить.

Рассматриваемый язык SQL ориентирован на операции с данными, представленными в виде логически взаимосвязанных совокупностей таблиц -отношений. Важнейшая особенность его структур – ориентация на конечный результат обработки данных, а не на процедуру этой обработки. Язык SQL сам определяет, где находятся данные, индексы и даже какие наиболее эффективные последовательности операций следует использовать для получения результата, а потому указывать эти детали в запросе к базе данных не требуется.

Введение в технологию клиент-сервер

В связи с расширением рынка информационных услуг производители программного обеспечения стали выпускать все более интеллектуальные, а значит, и объемные программные комплексы. Многие организации и отдельные пользователи часто не могли разместить приобретенные продукты на собственных ЭВМ. Для обмена информацией и ее распространения были созданы сети ЭВМ, а обобщающие программы и данные стали устанавливать на специальных файловых серверах .

Благодаря работающим с файловыми серверами СУБД , множество пользователей получают доступ к одним и тем же базам данных . Упрощается разработка различных автоматизированных систем управления организациями. Однако при таком подходе вся обработка запросов из программ или с терминалов пользовательских ЭВМ на них и выполняется, поэтому для реализации даже простого запроса необходимо считывать с файлового сервера или записывать на него целые файлы, а это ведет к конфликтным ситуациям и перегрузке сети. Для исключения указанных недостатков была предложена технология клиент-сервер , но при этом понадобился единый язык общения с сервером – выбор пал на SQL .

Технология клиент-сервер означает такой способ взаимодействия программных компонентов, при котором они образуют единую систему. Как видно из самого названия, существует некий клиентский процесс, требующий определенных ресурсов, а также серверный процесс , который эти ресурсы предоставляет. Совсем необязательно, чтобы они находились на одном компьютере. Обычно принято размещать сервер на одном узле локальной сети, а клиентов – на других узлах.

В контексте базы данных клиент управляет пользовательским интерфейсом и логикой приложения, действуя как рабочая станция , на которой выполняются приложения баз данных . Клиент принимает от пользователя запрос , проверяет синтаксис и генерирует запрос к базе данных на языке SQL или другом языке базы данных , соответствующем логике приложения. Затем передает сообщение серверу , ожидает поступления ответа и форматирует полученные данные для представления их пользователю. Сервер принимает и обрабатывает запросы к базе данных , после чего отправляет полученные результаты обратно клиенту . Такая обработка включает проверку полномочий клиента , обеспечение требований целостности, а также выполнение запроса и обновление данных. Помимо этого поддерживается управление параллельностью и восстановлением.

Архитектура клиент-сервер обладает рядом преимуществ.