Глава 4. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ РЕЛЯЦИОННЫХ
И БУЛЕВЫХ ОПЕРАЦИЙ ДЛЯ СОЗДАНИЯ
БОЛЕЕ СЛОЖНЫХ ПРЕДИКАТОВ

В Главе 3 вы узнали, что предикаты могут оценивать равенство в операции как true/верное или false/неверное. Они могут также оценивать другие виды связей, помимо равенств.

Эта глава будет исследовать другие реляционные операции, используемые в SQL. Вы также узнаете, как использовать булевы операции, чтобы изменять и объединять значения предиката. С помощью булевых операций (или, проще говоря, логических операций) одиночный предикат может содержать любое число условий. Это позволяет создавать очень сложные предикаты. Использование круглых скобок в структуре этих сложных предикатов будет также разъясняться.

РЕЛЯЦИОННЫЕ ОПЕРАЦИИ

Реляционная операция - математический символ, который указывает на определённый тип сравнения двух значений. Вы уже видели, как используются равенства, такие как 2 + 3 = 5 или city = "London". Но имеются также и другие реляционные операции. Предположим, что вы хотите видеть всех Продавцов с их комиссионными, выше определенного значения. Вы можете использовать тип сравнения "больше чем" (>). Вот реляционные операции (операции сравнения), которыми располагает SQL:

=
Равно
>
Больше
<
Меньше
>=
Больше или равно
<=
Меньше или равно
<>
Не равно

Эти операции имеют стандартное значение для чисел. Для символов их определение зависит от формата преобразования, ASCII или EBCDIC, который вы используете.

SQL сравнивает символьные значения в терминах основных чисел, как определено в формате преобразования. Даже значение символа, такого как "1", который представляет число, не обязательно равняется числу, которое он представляет. Вы можете использовать реляционные операции, чтобы установить алфавитный порядок, например, "a" < "n", где a идёт раньше в алфавитном порядке, но всё это ограничивается с помощью параметра преобразования формата.

И в ASCII, и в EBCDIC символы сортируются по значению: символ имеет значение меньше, чем все другие символы, которым он предшествует в алфавитном порядке и которые имеют с ним один вариант регистра (верхний или нижний). В ASCII все символы верхнего регистра меньше, чем все символы нижнего регистра, поэтому "Z" < "a", а все числа - меньше чем все символы, поэтому "1" < "Z". То же относится и к EBCDIC.

Чтобы сохранить обсуждение более простым, мы допустим, что вы будете использовать текстовый формат ASCII. Проконсультируйтесь в документации вашей системы, если вы не уверены, какой формат вы используете или как он работает.

Значения, сравниваемые здесь, называются скалярными значениями. Скалярные значения производятся скалярными выражениями; 1 + 2 это скалярное выражение, которое производит скалярное значение 3. Скалярное значение может быть символом или числом, хотя очевидно, что только числа используются с арифметическими операциями, такими как + (сложение) или * (умножение).

Предикаты обычно сравнивают значения скалярных величин, используя реляционные операции или специальные операции SQL, чтобы увидеть, верно ли это сравнение. Некоторые операции/операторы SQL описаны в Главе 5.

Предположим, что вы хотите увидеть всех заказчиков с оценкой (rating) выше 200. Так как 200 - скалярное значение, как и значение в столбце оценки, для их сравнения вы можете использовать реляционную операцию.

SELECT * FROM Customers WHERE rating > 200;

Вывод для этого запроса показан на Рисунке 4.1.

Конечно, если бы мы захотели увидеть ещё и заказчиков с оценкой, равной 200, мы использовали бы предикат

rating > = 200

БУЛЕВЫ ОПЕРАЦИИ

Основные булевы операции также распознаются в SQL. Выражения Буля являются или верными/true, или неверными/false, подобно предикатам. Булевы операции связывают одно или более верных/неверных значений и производят единственное верное или неверное значение.

Стандартными булевыми операциями, распознаваемыми в SQL, являются AND, OR и NOT.

=============== SQL Execution Log ============ | | | SELECT * | | FROM Customers | | WHERE rating > 200; | | ============================================= | | snum cname city rating snum | | ----- -------- -------- ----- ----- | | 2004 Crass Berlin 300 1002 | | 2008 Cirneros San Jose 300 1007 | ============================================= Рисунок 4.1 Использование операции "больше" (>)

Существуют другие, более сложные булевы операции (типа "исключающее ИЛИ"), но они могут быть сформированы из этих трёх простых операций - AND, OR, NOT.

Как вы можете понять, булева логика верно/неверно основана на цифровой компьютерной операции; и фактически весь SQL (или любой другой язык) может быть сведён до уровня булевой логики.

Булевы операции, и как они работают:

Связывая предикаты с булевыми операциями, вы можете значительно расширить их возможности. Предположим, вы хотите видеть всех заказчиков в San Jose, которые имеют оценку (рейтинг) выше 200:

SELECT * FROM Customers WHERE city = " San Jose' AND rating > 200;

Вывод для этого запроса показан на Рисунке 4.2. Имеется только один заказчик, который удовлетворяет этому условию.

=============== SQL Execution Log ============ | | | SELECT * | | FROM Customers | | WHERE city = 'San Jose' | | AND rating > 200; | | ============================================= | | сnum cname city rating snum | | ------ -------- -------- ---- ----- | | 2008 Cirneros San Jose 300 1007 | ============================================= Рисунок 4.2 SELECT, использующий AND

Если же вы используете OR, вы получите всех заказчиков, которые находились в San Jose или (OR) которые имели оценку выше 200.

SELECT * FROM Customers WHERE city = " San Jose' OR rating > 200;

Вывод для этого запроса показан на Рисунке 4.3.

=============== SQL Execution Log ============ | | | SELECT * | | FROM Customers | | WHERE city = 'San Jose' | | OR rating > 200; | | ============================================= | | сnum cname city rating snum | | ----- ------- -------- ----- ------ | | 2003 Liu San Jose 200 1002 | | 2004 Grass Berlin 300 1002 | | 2008 Cirneros San Jose 300 1007 | ============================================= Рисунок 4.3 SELECT, использующий OR

NOT может использоваться для инвертирования булевых значений.

Имеется пример запроса с NOT:

SELECT * FROM Customers WHERE city = " San Jose' OR NOT rating > 200;

Вывод этого запроса показан на Рисунке 4.4.

=============== SQL Execution Log ============ | | | SELECT * | | FROM Customers | | WHERE city = 'San Jose' | | OR NOT rating > 200; | | ============================================= | | cnum cname city rating snum | | ------ -------- ------ ----- ----- | | 2001 Hoffman London 100 1001 | | 2002 Giovanni Rome 200 1003 | | 2003 Liu San Jose 200 1002 | | 2006 Clemens London 100 1001 | | 2008 Cirneros San Jose 300 1007 | | 2007 Pereira Rome 100 1004 | ============================================= Рисунок 4.4 SELECT, использующий NOT

Все записи, за исключением Grass, были выбраны. Grass не был в San Jose, и его оценка была больше, чем 200, так что он потерпел неудачу при обеих проверках. В каждой из других строк встретился тот или другой, или оба критерия.
Обратите внимание, что операция NOT должна предшествовать булевой операции, чьё значение должно измениться, и не должна помещаться перед реляционной операцией. Например: неправильным вводом предиката оценки будет:

rating NOT > 200

Он выдаст другую отметку. А как SQL оценит следующее?

SELECT * FROM Customers WHERE NOT city = " San Jose' OR rating > 200;

NOT применяется здесь только к выражению city = 'SanJose', или к выражению rating > 200 тоже? Как уже было сказано, правильный ответ будет прежним: SQL может применять NOT с булевым выражением, которое идёт только сразу после него. Вы можете получить другой результат при команде:

SELECT * FROM Customers WHERE NOT(city = " San Jose' OR rating > 200);

Здесь SQL понимает круглые скобки как означающие, что всё внутри них будет вычисляться в первую очередь и обрабатываться как единое выражение с помощью всего, что снаружи них (это является стандартной интерпретацией, как в математике). Другими словами, SQL берет каждую строку и определяет, соответствует ли истине равенство city =  'San Jose' или равенство rating > 200.
Если любое условие верно, булево выражение внутри круглых скобок верно. Однако, если булево выражение внутри круглых скобок верно, предикат как единое целое неверен, потому что NOT преобразует верно в неверно и наоборот.

Вывод для этого запроса показан на Рисунке 4.5. Имеется намеренно усложнённый пример. Сможете ли вы проследить его логику (вывод показан на Рисунке 4.6)?

SELECT * FROM Orders WHERE NOT ((odate = 10/03/1990 AND snum >1002) OR amt > 2000.00); =============== SQL Execution Log ============ | | | SELECT * | | FROM Customers | | WHERE NOT (city = 'San Jose' | | OR rating > 200); | | ============================================= | | cnum cname city rating snum | | ----- -------- ------- ----- ------ | | 2001 Hoffman London 100 1001 | | 2002 Giovanni Rome 200 1003 | | 2006 Clemens London 100 1001 | | 2007 Pereira Rome 100 1004 | ============================================= Рисунок 4.5 SELECT, использующий NOT и вводное предложение =============== SQL Execution Log ============== | | | SELECT * | | FROM Orders | | WHERE NOT ((odate = 10/03/1990 AND snum > 1002) | | OR amt > 2000.00); | | =============================================== | | onum amt odate cnum snum | | ------ -------- ---------- ----- ----- | | 3003 767.19 10/03/1990 2001 1001 | | 3009 1713.23 10/04/1990 2002 1003 | | 3007 75.75 10/04/1990 2004 1002 | | 3010 1309.95 10/06/1990 2004 1002 | ================================================= Рисунок 4.6 Полный (комплексный) запрос

Несмотря на то что булевы операции по отдельности просты, они не так просты, когда комбинируются в комплексное выражение.

Способ оценки булева комплекса состоит в том, чтобы оценивать булевы выражения, наиболее глубоко вложенные в круглых скобках, объединять их в единое булево значение, а затем объединять его с вышележащими значениями.

Вот подробное объяснение того, как пример выше был вычислен. Наиболее глубоко вложенные булевы выражения, в предикате это odate = 10/03/1990 и snum > 1002, объединяются с помощью AND, формируя одно булево выражение, которое будет оценено как верное для всех строк, в которых встретились оба эти условия. Это составное булево выражение (которое мы будем называть булево номер 1, или B1, для краткости) объединяется с выражением (amt) > 2000.00 (B2) с помощью OR, формируя третье выражение (B3), которое является верным для данной строки, если или B1 или B2 верны для этой строки.

B3 полностью содержится в круглых скобках, которым предшествует NOT, формируя последнее булево выражение (B4), которое является условием предиката.

Таким образом, B4 - предикат запроса - будет верен всякий раз, когда B3 неправилен. B3 неправилен всегда, когда B1 и B2 оба неверны. B1 неправилен для строки, если дата строки заказа не 10/03/1990 или если значение snum не больше, чем 1002. B2 неправилен для всех строк, значение суммы приобретений которых не превышает 2000.00. Любая строка со значением выше 2000.00 сделает B2 верным; в результате B3 будет верен, а B4 - нет. Следовательно, все эти строки будут удалены из вывода.

Из оставшихся, строки, которые на 3 октября имеют snum > 1002 (такие как строки для onum 3001 на 3 октября с snum = 1007), делают B1 верным с помощью верного B3 и неверного предиката запроса. Они будут также удалены из вывода. Вывод показан для строк, которые оставлены.

РЕЗЮМЕ

В этой главе вы значительно расширили ваше знакомство с предикатами. Теперь вы можете находить значения, которые связаны с данным значением любым способом, определяемым различными реляционными операциями.

Вы можете также использовать булевы операции AND и OR, чтобы несколько условий, каждое из которых автономно в предикатах, объединять в единый предикат.

Булева операция NOT, как вы уже видели, может изменять значение условия или группы условий на противоположное.

Булевы и Реляционные операции могут эффективно управляться с помощью круглых скобок, которые определяют порядок, в котором операции будут выполнены. Эти операции применимы к любому уровню сложности, и вы поняли, как сложные условия могут создаваться из этих простых частей.

Теперь, когда мы показали, как используются стандартные математические операции, мы можем перейти к операциям которые являются специфичными для SQL. Это мы сделаем в Главе 5.

РАБОТА СО SQL

  1. Напишите запрос, который может выдать вам все заказы со значениями суммы выше $1,000.
  2. Напишите запрос, который может выдать вам поля sname и city для всех продавцов в Лондоне с комиссионными выше .10.
  3. Напишите запрос к таблице Заказчиков, чей вывод включит всех заказчиков с оценкой =< 100, если они не находятся в Риме.
  4. Что может быть выведено в результате следующего запроса? SELECT * FROM Orders WHERE (amt < 1000 OR NOT (odate = 10/03/1990 AND cnum > 2003));
  5. Что может быть выведено в результате следующего запроса? SELECT * FROM Orders WHERE NOT ((odate = 10/03/1990 OR snum > 1006) AND amt > = 1500 );
  6. Как можно проще переписать такой запрос? SELECT snum, sname, city, comm FROM Salespeople WHERE (comm > + .12 OR comm < .14);
(См. ответы в Приложении A.)