SQL连接查询深度探险

SQL连接查询深度探险

测试环境：
Windows XP Profession
MySQL 5.0.45
Oracle 9i
DB2 UDB 9.1
测试的SQL脚本如下：此脚本适合MySQL、DB2，如果要在Oracle上执行，需要做个替换BIGINTàINTEGER、VARCHARàVARCHAR2。

CREATE TABLE CUSTOMERS (
   ID BIGINT NOT NULL,
   NAME VARCHAR(15) NOT NULL,
   AGE INT,
   PRIMARY KEY (ID)
);
CREATE TABLE ORDERS (
   ID BIGINT NOT NULL,
   ORDER_NUMBER VARCHAR(15) NOT NULL,
   PRICE DOUBLE PRECISION,
   CUSTOMER_ID BIGINT,
   PRIMARY KEY (ID)
);
COMMIT;
/*
ALTER TABLE ORDERS ADD INDEX FK_CUSTOMER (CUSTOMER_ID), ADD CONSTRAINT FK_CUSTOMER FOREIGN KEY (CUSTOMER_ID) REFERENCES CUSTOMERS (ID);
*/

INSERT INTO CUSTOMERS(ID,NAME,AGE) VALUES(1,'TOM',21);
INSERT INTO CUSTOMERS(ID,NAME,AGE) VALUES(2,'MIKE',24);
INSERT INTO CUSTOMERS(ID,NAME,AGE) VALUES(3,'JACK',30);
INSERT INTO CUSTOMERS(ID,NAME,AGE) VALUES(4,'LINDA',25);
INSERT INTO CUSTOMERS(ID,NAME,AGE) VALUES(5,'TOM',NULL);
COMMIT;

INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(1,'TOM_ORDER001',100,1);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(2,'TOM_ORDER002',200,1);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(3,'TOM_ORDER003',300,1);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(4,'MIKE_ORDER001',100,2);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(5,'JACK_ORDER001',200,3);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(6,'LINDA_ORDER001',100,4);
INSERT INTO ORDERS(ID,ORDER_NUMBER,PRICE,CUSTOMER_ID) VALUES(7,'UNKNOWNORDER',200,NULL);
COMMIT;

两表的数据如下：
CUSTOMERS表数据：

ORDERS表数据


一、交叉连接（CROSS JOIN）

交叉连接（CROSS JOIN）：有两种，显式的和隐式的，不带ON子句，返回的是两表的乘积，也叫笛卡尔积。

例如：下面的语句1和语句2的结果是相同的。
语句1：隐式的交叉连接，没有CROSS JOIN。
SELECT O.ID, O.ORDER_NUMBER, C.ID, C.NAME
FROM ORDERS O , CUSTOMERS C
WHERE O.ID=1;

语句2：显式的交叉连接，使用CROSS JOIN。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O CROSS JOIN CUSTOMERS C
WHERE O.ID=1;
语句1和语句2的结果是相同的，查询结果如下：



二、内连接（INNER JOIN）

内连接（INNER JOIN）：有两种，显式的和隐式的，返回连接表中符合连接条件和查询条件的数据行。（所谓的链接表就是数据库在做查询形成的中间表）。

例如：下面的语句3和语句4的结果是相同的。
语句3：隐式的内连接，没有INNER JOIN，形成的中间表为两个表的笛卡尔积。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM CUSTOMERS C,ORDERS O
WHERE C.ID=O.CUSTOMER_ID;

语句4：显示的内连接，一般称为内连接，有INNER JOIN，形成的中间表为两个表经过ON条件过滤后的笛卡尔积。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,C.ID,C.NAME
FROM CUSTOMERS C INNER JOIN ORDERS O ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;
语句3和语句4的查询结果：


三、外连接（OUTER JOIN）：外连不但返回符合连接和查询条件的数据行，还返回不符合条件的一些行。外连接分三类：左外连接（LEFT OUTER JOIN）、右外连接（RIGHT OUTER JOIN）和全外连接（FULL OUTER JOIN）。
三者的共同点是都返回符合连接条件和查询条件（即：内连接）的数据行。不同点如下：
左外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
右外连接还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
全外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行，并且还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。全外连接实际是上左外连接和右外连接的数学合集（去掉重复），即“全外=左外 UNION 右外”。
说明：左表就是在“（LEFT OUTER JOIN）”关键字左边的表。右表当然就是右边的了。在三种类型的外连接中，OUTER 关键字是可省略的。
下面举例说明：

语句5：左外连接（LEFT OUTER JOIN）
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O LEFT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;


语句6：右外连接（RIGHT OUTER JOIN）
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O RIGHT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;
注意：WHERE条件放在ON后面查询的结果是不一样的。例如：


语句7：WHERE条件独立。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O LEFT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID
WHERE O.ORDER_NUMBER<>'MIKE_ORDER001';


语句8：将语句7中的WHERE条件放到ON后面。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O LEFT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID AND O.ORDER_NUMBER<>'MIKE_ORDER001';


从语句7和语句8查询的结果来看，显然是不相同的，语句8显示的结果是难以理解的。因此，推荐在写连接查询的时候，ON后面只跟连接条件，而对中间表限制的条件都写到WHERE子句中。

语句9：全外连接（FULL OUTER JOIN）。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O FULL OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;
注意：MySQL是不支持全外的连接的，这里给出的写法适合Oracle和DB2。但是可以通过左外和右外求合集来获取全外连接的查询结果。下图是上面SQL在Oracle下执行的结果：


语句10：左外和右外的合集，实际上查询结果和语句9是相同的。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O LEFT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID
UNION
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O RIGHT OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;

语句9和语句10的查询结果是相同的，如下：


四、联合连接（UNION JOIN）：这是一种很少见的连接方式。Oracle、MySQL均不支持，其作用是：找出全外连接和内连接之间差异的所有行。这在数据分析中排错中比较常用。也可以利用数据库的集合操作来实现此功能。
语句11：联合查询（UNION JOIN）例句，还没有找到能执行的SQL环境。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O UNION JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID

语句12：语句11在DB2下的等价实现。还不知道DB2是否支持语句11呢！
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O FULL OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID
EXCEPT
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O INNER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;

语句13：语句11在Oracle下的等价实现。
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O FULL OUTER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID
MINUS
SELECT O.ID,O.ORDER_NUMBER,O.CUSTOMER_ID,C.ID,C.NAME
FROM ORDERS O INNER JOIN CUSTOMERS C ON C.ID=O.CUSTOMER_ID;
查询结果如下：


五、自然连接（NATURAL INNER JOIN）：说真的，这种连接查询没有存在的价值，既然是SQL2标准中定义的，就给出个例子看看吧。自然连接无需指定连接列，SQL会检查两个表中是否相同名称的列，且假设他们在连接条件中使用，并且在连接条件中仅包含一个连接列。不允许使用ON语句，不允许指定显示列，显示列只能用*表示（ORACLE环境下测试的）。对于每种连接类型（除了交叉连接外），均可指定NATURAL。下面给出几个例子。
语句14：
SELECT *
FROM ORDERS O NATURAL INNER JOIN CUSTOMERS C;


语句15：
SELECT *
FROM ORDERS O NATURAL LEFT OUTER JOIN CUSTOMERS C;


语句16：
SELECT *
FROM ORDERS O NATURAL RIGHT OUTER JOIN CUSTOMERS C;


语句17：
SELECT *
FROM ORDERS O NATURAL FULL OUTER JOIN CUSTOMERS C;


六、SQL查询的基本原理：两种情况介绍。
第一、   单表查询：根据WHERE条件过滤表中的记录，形成中间表（这个中间表对用户是不可见的）；然后根据SELECT的选择列选择相应的列进行返回最终结果。
第二、   两表连接查询：对两表求积（笛卡尔积）并用ON条件和连接连接类型进行过滤形成中间表；然后根据WHERE条件过滤中间表的记录，并根据SELECT指定的列返回查询结果。
第三、   多表连接查询：先对第一个和第二个表按照两表连接做查询，然后用查询结果和第三个表做连接查询，以此类推，直到所有的表都连接上为止，最终形成一个中间的结果表，然后根据WHERE条件过滤中间表的记录，并根据SELECT指定的列返回查询结果。
理解SQL查询的过程是进行SQL优化的理论依据。

七、ON后面的条件（ON条件）和WHERE条件的区别：

ON条件：是过滤两个链接表笛卡尔积形成中间表的约束条件。
WHERE条件：在有ON条件的SELECT语句中是过滤中间表的约束条件。在没有ON的单表查询中，是限制物理表或者中间查询结果返回记录的约束。在两表或多表连接中是限制连接形成最终中间表的返回结果的约束。
从这里可以看出，将WHERE条件移入ON后面是不恰当的。推荐的做法是：
ON只进行连接操作，WHERE只过滤中间表的记录。

八、总结
连接查询是SQL查询的核心，连接查询的连接类型选择依据实际需求。如果选择不当，非但不能提高查询效率，反而会带来一些逻辑错误或者性能低下。下面总结一下两表连接查询选择方式的依据：


1、  查两表关联列相等的数据用内连接。
2、  Col_L是Col_R的子集时用右外连接。
3、  Col_R是Col_L的子集时用左外连接。
4、  Col_R和Col_L彼此有交集但彼此互不为子集时候用全外。
5、  求差操作的时候用联合查询。
多个表查询的时候，这些不同的连接类型可以写到一块。例如：
  SELECT T1.C1,T2.CX,T3.CY
  FROM TAB1 T1
       INNER JOIN TAB2 T2 ON (T1.C1=T2.C2)
       INNER JOIN TAB3 T3 ON (T1.C1=T2.C3)
       LEFT OUTER JOIN TAB4 ON(T2.C2=T3.C3);
  WHERE T1.X >T3.Y;
上面这个SQL查询是多表连接的一个示范。