Вы новичок в программировании или же просто раньше избегали изучения SQL? Тогда вы попали по нужному адресу, так как любой разработчик в конце-концов сталкивается с необходимостью знать этот язык запросов. Пусть вы и не будете главным дизайнером баз данных, но работы с ними избежать практически невозможно. Я надеюсь этот краткий обзор синтаксиса основных SQL-запросов поможет заинтересованному разработчику и любому, кому это понадобится.

Что такое база данных SQL?

Структурированный язык запросов (S tructured Q uery L anguage) – стандарт коммуникации с базой данных, который поддержан ANSI. Самая последняя версия – SQL-99, хотя новый стандарт уже находится в разработке. Большинство баз данных твердо придерживается стандарта ANSI-92. Было много обсуждений по поводу введения более современных стандартов, но изготовители коммерческих баз данных отклоняются от этого, развивая свои новые концепции манипуляции хранимыми данными. Почти каждая отдельная база данных использует некоторый уникальный набор синтаксиса, хоть и очень сильно подобного стандарту ANSI. В большинстве случаев, этот синтаксис является расширением базового стандарта, хотя бывают случаи, когда такой синтаксис приводит к различным результатам для разных баз данных. Всегда неплохой идеей будет просмотр документации к базе данных, особенно, если получаются неожиданные результаты.

Если вы впервые встречаетесь с SQL, то необходимо ознакомиться с основными концепциями, которые нужно понять.

В общих терминах, "база данных" является общим названием для реляционной системы управления базами данных (РСУБД). Для некоторых систем, "база данных" также относится к группе таблиц, данных, конфигурационной информации, которые являются неотъемлемо отдельной частью от других, подобных конструкций. В этом случае, каждая инсталляция SQL базы данных может состоять из нескольких баз данных. В других системах, они упомянуты как таблицы.

Таблица – конструкция базы данных, которая состоит из столбцов , содержащих строки данных. Обычно таблицы созданы для того, чтобы содержать связанную информацию. В пределах той же самой базы данных могут быть созданы несколько таблиц.

Каждый столбец представляет собой атрибут или совокупность атрибутов объектов, например идентификационные номера служащих, рост, цвет машин и т.п. Часто в отношении столбца используется термин поле с указанием имени, например "в поле Name". Поле строки является минимальным элементом таблицы. Каждый столбец в таблице имеет определенное имя, тип данных и размер. Имена столбцов должны быть уникальны в пределах таблицы.

Каждая строка (или запись) представляет собой совокупность атрибутов конкретного объекта, например, в строке может содержаться идентификационный номер служащего, размер его зарплаты, год его рождения и т.д. Строки таблиц не имеют названий. Чтобы обратиться к конкретной строке, пользователю необходимо указать какой-то атрибут (или набор атрибутов), уникально ее идентифицирующий.

Одной из важнейших операций, которые выполняются при работе с данными, является выборка хранящейся в базе данных информации. Для этого пользователь должен выполнить запрос (query).

Теперь давайте рассмотрим основные типы запросов к базе данных, которые сосредоточены на манипуляции данными в пределах базы. Для наших целей, все примеры приведены в стандартном SQL, дабы соответствовать любой среде.

Типы запросов данных

Есть четыре основных типа запросов данных в SQL, которые относятся к так называемому языку манипулирования данными (Data Manipulation Language или DML):

• SELECT – выбрать строки из таблиц;
• INSERT – добавить строки в таблицу;
• UPDATE – изменить строки в таблице;
• DELETE – удалить строки в таблице;

Каждый из этих запросов имеет различные операторы и функции, которые используются для того, чтобы произвести какие-то действия с данными. Запрос SELECT имеет самое большое количество опций. Существуют также дополнительные типы запросов, используемых вместе с SELECT, типа JOIN и UNION. Но пока, мы сосредоточимся только на основных запросах.

Использование запроса SELECT для выборки нужных данных

Чтобы получить информацию, хранящуюся в базе данных используется запрос SELECT. Базовое действие этого запроса ограничено одной таблицей, хотя существуют конструкции, обеспечивающие выборку с нескольких таблиц одновременно. Для того, чтобы получить все строки данных для специфических столбцов, используется запрос такого вида:

SELECT column1, column2 FROM table_name;

Также, можно получить все столбцы из таблицы, используя подстановочный знак *:

SELECT * FROM table_name;

Это может быть полезно в том случае, когда вы собираетесь выбрать данные с определенным условием WHERE. Следующий запрос возвратит все столбцы со всех строк, где "column1" содержит значение "3":

Кроме = (равно), существуют следующие условные операторы:

Дополнительно можно использовать условия BITWEEN и LIKE для сравнения с условием WHERE, а так же комбинации операторов AND и OR.

Что в переводе на русский язык означает: выбрать все строки из таблицы table_name, где значение столбца age больше или равно 18, а также значение столбца LastName находится в алфавитном промежутке от Иванов до Сидоров включительно, или же значением столбца Company является Motorola.

Использование запроса INSERT для вставки новых данных

Запрос INSERT используется для создания новой строки данных. Для обновления уже существующих данных или пустых полей строки нужно использовать запрос UPDATE.

Примерный синтаксис запроса INSERT:

INSERT INTO table_name (column1, column2, column3) VALUES ("data1", "data2", "data3");

Если вы собираетесь вставлять все значения в порядке, в котором находятся столбцы таблицы, то можно и не указывать имена столбцов, хотя для удобочитаемости это предпочтительнее. Кроме того, если вы перечисляете столбцы, необязательно указывать их по порядку нахождения в базе данных, пока значения, которые вы вводите, соответсвуют этому порядку. Вы не должны перечислять столбцы, в которые не вводится информация.

Изменяется уже существующая информация в базе данных очень похожим образом.

Запрос UPDATE и условие WHERE

UPDATE используется для того, чтобы изменить существующие значения или освободить поле в строке, поэтому новые значения должны соответствовать существующему типу данных и обеспечивать приемлемые значения. Если вы не хотите изменить значения во всех строках, то нужно использовать условие WHERE.

Вы можете использовать WHERE для любого столбца, включая тот, который хотите изменить. Это используется когда необходимо заменить одно определенное значение на другое.

Будьте осторожны! Запрос DELETE удаляет целые строки

Запрос DELETE полность удаляет строку из базы данных. Если вы хотите удалить одно единственное поле, то нужно использовать запрос UPDATE и установить для этого поля значение, которое будет являться аналогом NULL в вашей программе. Будьте внимательны, и ограничивайте ваш запрос DELETE условием WHERE, иначе вы можете потерять все содержимое таблицы.

Как только строка была удалена из вашей базы данных, она не подлежит восстановлению, поэтому желательно иметь столбец по имени "IsActive", или что-то типа того, который вы можете изменить на ноль, что будет указывать на блокировку представления данных из этой строки.

Теперь вы знаете основы SQL запросов

SQL – язык баз данных, и мы рассмотрели наиболее важные и базовые команды, используемые в запросах данных. Множество основных концепций не были затронуты (SUM и COUNT например), но те немногие команды, которые удалось перечислить выше, должны побудить вас к активным действиям и более глубокому изучению замечательного языка запросов под именем SQL.

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.

Сегодня мы обратимся к компьютерной теме, поэтому данная статья будет представлять особый интерес, прежде всего, для программистов. Мы с вами, дорогой читатель, поговорим о языке структурированных запросов, который в английском варианте шифруют как - SQL (Structured Query Language). Итак, ближе к делу. Прямо сейчас поговорим о том, что такое SQL и для чего он нужен.

Язык структурированных запросов - это универсальный язык для создания, модификации и управления информацией, которая входит в состав реляционных баз данных. Первоначально SQL был основным способом работы с данными. С помощью него пользователь мог выполнять следующие действия:

• создание новой таблицы в базе данных (БД);
• добавление новых записей в существующие таблицы;
• редактирование записей;
• полное удаление записей;
• выбор записи из разных таблиц, в соответствии с заданными условиями;
• изменение вида и структур одной или нескольких таблиц.

По мере своего развития, SQL сильно преобразился и обогатился новыми полезными функциями, в результате чего, все больше стал походить на настоящий язык программирования. На сегодняшний день, SQL - это единственный механизм, который способен связать прикладное программное обеспечение и базу данных. Вот, что такое SQL.

SQL обладает несколькими видами запросов. Стоит отметить, что любой запрос SQL подразумевает под собой или запрос данных из нужной базы, или обращение к базе с обязательным изменением в ней данных. В связи с этим принято выделять следующие виды запросов:

• создание или изменение в базе данных новых или уже существующих в ней объектов;
• получение данных;
• добавление новых данных в таблицу;
• удаление данных;
• обращение к системе управления базами данных (СУБД).

Немного о преимуществах и недостатках данной системы работы с данными.

Преимущества SQL

• Независимость от существующей в данной системе СУБД. Тексты SQL являются универсальными для многих СУБД. Однако это правило распространяется на простые задачи, связанные с обработкой данных в таблицах.
• Наличие стандартов SQL способствует "стабилизации" языка.
• Декларативность. Это преимущество заключается в том, что при работе с данными, программист выбирает только ту информацию, которая должна быть изменена или модифицирована. То, каким образом это будет сделано, в автоматическом режиме решается на программном уровне самой СУБД.

Недостатки SQL

• SQL не соответствует реляционной модели построения данных. В этом плане, SQL замещает язык Tutorial D, который является истинно реляционным.
• Сложность SQL определяет его предназначение. Язык настолько сложен, что им может пользоваться только программист. Хотя изначально он задумывался как средство управления, с которым будет работать обычный пользователь.
• Некоторое несоответствие стандартов. Многие компании, разрабатывающие СУБД, добавляют свои особенности в диалект языка SQL, что существенно влияет на универсальность языка.

И последнее: что такое SQL Server? Это система управления базами данных, которая была разработана в стенах известной компании Microsoft. Данная система успешно работает с БД, как домашних персональных компьютеров, так и с крупными базами данных огромных предприятий. В этом сегменте рынка система SQL Server является более чем конкурентоспособной.

Ну и буквально в двух словах вспомним о MySQL. Это приложение, как правило, используется в качестве сервера, к которому поступают обращения от локальных или удаленных клиентов. MySQL также можно включать и в автономные программы. Следует отметить, что данное приложение является одним из самых гибких систем управления данными, так как включает в себя множество различных типов таблиц.

ЯЗЫК SQL: МАНИПУЛИРОВАНИЕ ДАННЫМИ

В ЭТОЙ ЛЕКЦИИ...

· Назначение языка Structure Query Language (SQL) и его особая роль при работе с базами данных.

· История возникновения и развития языка SQL.

· Запись операторов языка SQL.

· Выборка информации из баз данных с помощью оператора SELECT.

· построение операторов SQL, характеризующихся следующими особенностями:

· применение конструкции WHERE для выборки строк, удовлетворяющих различным условиям;

· сортировка результатов выполнения запроса с помощью конструкции ORDER BY;

· использование агрегирующих функций языка SQL;

· группирование выбранных данных с помощью конструкции GROUP BY;

· применение подзапросов;

· применение соединений таблиц;

· применение операций с множествами (UNION, INTERSECT, EXCEPT).

· Внесение изменений в базу данных с помощью операторов INSERT, UPDATE и DELETE.

Одним из языков, появившихся в результате разработки реляционной модели данных, является SQL, который в настоящее время получил очень широкое распространение и фактически превратился в стандартный язык реляционных баз данных. Стандарт на язык SQL был выпущен Национальным институтом стандартизации США (ANSI) в 1986 году, а в 1987 году Международная организация по стандартизации (ISO) приняла этот стандарт в качестве международного. В настоящее время язык SQL поддерживается сотнями СУБД различных типов, разработанных для самых разнообразных вычислительных платформ, начиная от персональных компьютеров и заканчивая мэйнфреймами.

В этой лекции используется определение языка SQL, данное в стандарте ISO.

Введение в язык SQL

В этой части рассмотрим назначение языка SQL, познакомимся с его историей и проанализируем причины, по которым он приобрел в настоящее время столь большое значение для приложений баз данных.

Назначение языка SQL

Любой язык, предназначенный для работы с базами данных, должен предоставлять пользователю следующие возможности:

· создавать базы данных и таблицы с полным описанием их структуры;

· выполнять основные операции манипулирования данными, такие как вставка, модификация и удаление данных из таблиц;

· выполнять простые и сложные запросы.

Кроме того, язык работы с базами данных должен решать все указанные выше задачи при минимальных усилиях со стороны пользователя, а структура и синтаксис его команд должны быть достаточно просты и доступны для изучения.

И, наконец, язык должен быть универсальным, т.е. отвечать некоторому признанному стандарту, что позволит использовать один и тот же синтаксис и структуру команд при переходе от одной СУБД, к другой. Современный стандарт языка SQL удовлетворяет практически всем этим требованиям.

SQL является примером языка преобразования данных, или же языка, предназначенного для работы с таблицами с целью преобразования входных данных к требуемому выходному виду. Язык SQL, который определен стандартом ISO, имеет два основных компонента:

· язык Data Definition Language (DDL), предназначенный для определения структур базы данных и управления доступом к данным;

· язык Data Manipulation Language (DML), предназначенный для выборки и обновления данных.

До появления стандарта SQL3 язык SQL включал только команды определения и манипулирования данными; в нем отсутствовали какие-либо команды управления ходом вычислений. Другими словами, в этом языке не было команд IF ... THEN ...ELSE, GO TO, DO ... WHILE и любых других, предназначенных для управления ходом вычислительного процесса. Подобные задачи должны были решаться программным путем, с помощью языков программирования или управления заданиями, либо интерактивно, в результате действий, выполняемых самим пользователем. По причине подобной незавершенности, с точки зрения организации вычислительного процесса, язык SQL мог использоваться двумя способами. Первый предусматривал интерактивную работу, заключающуюся во вводе пользователем с терминала отдельных операторов SQL. Второй состоял во внедрении операторов SQL в программы на процедурных языках.

Достоинства языка SQL3, формальное определение которого принято в 1999 году:

· Язык SQL относительно прост в изучении.

· Это непроцедурный язык, поэтому в нем необходимо указывать, какая информация должна быть получена, а не как ее можно получить. Иначе говоря, язык SQL не требует указания методов доступа к данным.

· Как и большинство современных языков, SQL поддерживает свободный формат записи операторов. Это означает, что при вводе отдельные элементы операторов не связаны с фиксированными позициями на экране.

· Структура команд задается набором ключевых слов, представляющих собой обычные слова английского языка, такие как CREATE TABLE -Создать таблицу, INSERT - Вставить, SELECT -Выбрать.

Например:

CREATE TABLE [Продажи] ( (S), [Наименование объекта] VARCHAR(15), [Стоимость] DECIMAL(7,2));

INSERT INTO [Объект] VALUES ("SG16", "Brown", 8300);

SELECT , [Наименование объекта], [Стоимость];

FROM [Продажи]

WHERE [Стоимость] > 10000;

· Язык SQL может использоваться широким кругом пользователей, включая администраторов баз данных (АБД), руководящий персонал компании, прикладных программистов и множество других конечных пользователей разных категорий.

В настоящее время для языка SQL существуют международные стандарты, формально определяющие его как стандартный язык создания и манипулирования реляционными базами данных, каковым он фактически и является.

История языка SQL

История реляционной модели данных, и косвенно языка SQL, началась в 1970 году с публикации основополагающей статьи Е. Ф. Кодда, который в то время работал в исследовательской лаборатории корпорации IBM в Сан-Хосе. В 1974 году Д. Чемберлен, работавший в той же лаборатории, публикует определение языка, получившего название "Structured English Query Language", или SEQUEL. В 1976 году была выпущена переработанная версия этого языка, SEQUEL/2; впоследствии его название пришлось изменить на SQL по юридическим соображениям - аббревиатура SEQUEL уже использовалась филологами. Но до настоящего времени многие по-прежнему произносят аббревиатуру SQL как "сиквэл", хотя официально ее рекомендуется читать как "эс-кю-эл".

В 1976 году на базе языка SEQUEL/2 корпорация IBM выпустила прототип СУБД, имевший название "System R". Назначение этой пробной версии состояло в проверке осуществимости реализации реляционной модели. Помимо прочих положительных аспектов, важнейшим из результатов выполнения этого проекта можно считать разработку собственно языка SQL, Однако корни этого языка уходят в язык SQUARE (Specifying Queries as Rational Expressions), который являлся предшественником проекта System R. Язык SQUARE был разработан как исследовательский инструмент для реализации реляционной алгебры посредством фраз, составленных на английском языке.

В конце 1970-х годов, компанией, которая ныне превратилась в корпорацию Oracle, была выпущена СУБД Oracle. Пожалуй, это самая первая из коммерческих реализаций реляционной СУБД, построенной на использовании языка SQL.

Чуть позже появилась СУБД INGRES, использовавшая язык запросов QUEL.

Этот язык был более структурированным, чем SQL, но семантика его менее близка к обычному английскому языку. Позднее, когда SQL был принят как стандартный язык реляционных баз данных, СУБД INGRES была полностью переведена на его использование. В 1981 году корпорация IBM выпустила свою первую коммерческую реляционную СУБД под названием SQL/DS (для среды DOS/VSE). В 1982 году вышла в свет версия этой системы для среды VM/CMS, а в 1983 году - для среды MVS, но уже под названием DB2.

В 1982 году Национальный институт стандартизации США (ANSI) начал работу над языком Relation Database Language (RDL), руководствуясь концептуальными документами, полученными от корпорации IBM. В 1983 году к этой работе подключилась Международная организация по стандартизации (ISO). Совместные усилия обеих организаций увенчались выпуском стандарта языка SQL. От названия RDL в 1984 году отказались, а черновой проект языка был переработан с целью приближения к уже существующим реализациям языка SQL.

Исходный вариант стандарта, который был выпущен ISO в 1987 году, вызвал волну критических замечаний. В частности, Дейт, известный исследователь в этой области, указывал, что в стандарте опущены важнейшие функции, включая средства обеспечения ссылочной целостности, и некоторые реляционные операторы.

Кроме того, он отметил чрезмерную избыточность языка - один и тот же запрос можно было записать в нескольких различных вариантах. Большая часть критических замечаний была признана справедливой, и необходимые коррективы были внесены в стандарт еще до его публикации. Однако было решено, что важнее выпустить стандарт как можно быстрее, чтобы он смог исполнять роль общей основы, на которой и сам язык, и его реализации могли бы развиваться далее, чем дожидаться, пока будут определены и согласованы все функции, которые разные специалисты считают обязательными для подобного языка.

В 1989 году ISO опубликовала дополнение к стандарту, в котором определялись функции поддержки целостности данных. В 1992 году была выпущена первая, существенно пересмотренная версия стандарта ISO, которую иногда называют SQL2 или SQL-92. Хотя некоторые из функций были определены в этом стандарте впервые, многие из них уже были полностью или частично реализованы в одной или нескольких коммерческих реализациях языка SQL.

А следующая версия стандарта, которую принято называть SQL3, была выпущена только в 1999 году. Эта версия содержит дополнительные средства поддержки объектно-ориентированных функций управления данными.

Функции, которые добавляются к стандарту языка разработчиками коммерческих реализаций, принято называть расширениями. Например, в стандарте языка SQL определено шесть различных типов данных, которые могут храниться в базах данных. Во многих реализациях этот список дополняется разнообразными расширениями. Каждая из реализаций языка называется диалектом. Не существует двух совершенно идентичных диалектов, как в настоящее время не существует и ни одного диалекта, полностью соответствующего стандарту ISO.

Более того, поскольку разработчики баз данных вводят в системы все новые функциональные средства, они постоянно расширяют свои диалекты языка SQL, в результате чего отдельные диалекты все больше и больше отличаются друг от друга. Однако основное ядро языка SQL остается более или менее стандартизованным во всех реализациях.

Хотя исходные концепции языка SQL были разработаны корпорацией IBM, его важность очень скоро подтолкнула и других разработчиков к созданию собственных реализаций. В настоящее время на рынке доступны буквально сотни продуктов, построенных на использовании языка SQL, причем постоянно приходится слышать о выпуске все новых и новых версий,

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