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

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:

• AND берет два булевых значения (в форме A AND B) как аргументы и оценивает, верны ли они оба.
• OR берет два булевых значения (в форме A OR B) как аргументы и оценивает, верен ли один из них.
• NOT берет одиночное булево значение (в форме NOT A) как аргумент и заменяет его значение с неверного на верное или с верного на неверное (инвертирует).

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.)