MySQL-06.多表查询

C-06.多表查询

多表查询，也称为关联查询，指两个或更多个表一起完成查询操作。
前提条件，这些一起查询的表之间是有关系的(一对一，一对多等)，它们之间一定是有关联字段，这个关联字段可能建立了外键，也可能没有建立外键。
1.一个案例引发的多表连接

1.1 案例说明

涉及到的表结构

查询员工名(last_name)为'Abel'在那个城市工作。
1.1.2 非多表查询实现

1. -- 第一步，首先查出'Abel'所在的department_id 部门id
2. SELECT department_id FROM employees WHERE last_name = 'Abel' LIMIT 0,1;
3. -- 第二步，查出Abel所在部门，对应的location_id 地区id
4. SELECT location_id FROM departments WHERE department_id = ();//第一步查出的数据
5. -- 第三步，根据location_id获取，city信息
6. SELECT city FROM locations WHERE location_id = ();//第二步查出的数据

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但是，这样有问题，为了查出Abel工作的城市，需要执行3次sql，很浪费时间。
1.1.3 多表查询实现

1. -- 使用多表查询中
2. SELECT last_name,city
3. FROM employees,departments,locations
4. WHERE employees.department_id = departments.department_id
5.         AND departments.location_id = locations.location_id;
6. -- 上述可以优化
7. SELECT e.last_name,l.city
8. FROM employees e,departments d,locations l
9. WHERE e.department_id = d.department_id
10.         AND d.location_id = l.location_id;

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为什么，多表查询，以及优化的内容要这样写，后续会介绍。
1.2 笛卡尔积(交叉连接)的理解

笛卡尔积是一个数学运算。假设有两个集合X{a,b}，Y{m,n}，那么X和Y的笛卡尔积就是X和Y的所有可能组合，也就是这样一个公式
X={a,b}，Y={m,n}，X和Y的笛卡尔积 =  {a,m},{a,n},{b,m},{b,n};
对应的两张表里的笛卡尔积就是，假设a表和b表，a表和b表的笛卡尔积就是a表中的任意一条数据和b表中的任意一条数据组合。理想情况下，a表有m条数据，b表有n条数据，则下a表和b表的笛卡尔积(也就是进行联合查询)后的表，应该有m * n条数据。
这里用employees表和departments表进行笛卡尔积演示。

1. mysql> SELECT COUNT(*) FROM employees;//count(*)统计表中非空列的数据
2. +----------+
3. | COUNT(*) |
4. +----------+
5. |      107 |
6. +----------+
7. 1 row in set (0.00 sec)
9. mysql> SELECT COUNT(*) FROM departments;
10. +----------+
11. | COUNT(*) |
12. +----------+
13. |       27 |
14. +----------+
15. 1 row in set (0.00 sec)
17. mysql> SELECT COUNT(*) FROM employees,departments;
18. +----------+
19. | COUNT(*) |
20. +----------+
21. |     2889 |
22. +----------+
23. 1 row in set (0.00 sec)//107 * 27 = 2889

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在SQL92(1992年发布的SQL标准)中，笛卡尔积也称为交叉连接，英文是CROSS JOIN。在SQL99(1999年发布的SQL标准)也是使用CROSS JOIN表示交叉连接。它的作用就是可以把任意表进行连接，即使这两张表不相关。在MySQL中如下情况下会出现笛卡尔积：

1. -- 以employees，departments表举例
2. SELECT last_name,department_name FROM employees,departments;
3. SELECT last_name,department_name FROM employees CROSS JOIN departments;
4. SELECT last_name,department_name FROM employees INNER JOIN departments;-- INNER JOIN 内连接
5. SELECT last_name,department_name FROM employees JOIN departments;

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1.3 案例分析和问题解决

• 会出现笛卡尔积的原因
  
  
  
  • 省略多个表的连接条件(也叫过滤笛卡尔积的条件)。
    
  • 连接条件无效。
    
  • 所有表中的所有行互相连接(很少出现)。
    
  
  
• 为了避免笛卡尔积，可以在WHERE加入有效的连接条件(但是连接条件，并不是只能写在WHERE子句中，后续的外连接是写在ON子句)。
  
• 加入连接条件后，查询语法：
  

1. SELECT t1.column_name,t2.column_name
2. FROM table1 t1,table2 t2
3. WHERE t1.column1 = t2.column2; -- 连接条件，应用到实际的表，需要替换实际的列名

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• 使用employees，deparments表写案例:
  

1. SELECT e.last_name,d.department_name
2. FROM employees e,departments d
3. WHERE e.dapartment_id = d.dapartment_id;
4. -- 在进行多表查询时，可以给表起别名，但是要注意，起表的别名，和列名的别名不同。可以省略as关键字和列别名相同，但是表名不能写在''中，否则会报错。

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1. mysql> SELECT e.last_name,d.department_name
2.     -> FROM employees 'e',department 'd'
3.     -> WHERE e.department_id = d.department_id;
4. ERROR 1064 (42000): You have an error in your SQL syntax; check the manual that corresponds to your MySQL server version for the right syntax to use near ''e',department 'd'
5. WHERE e.department_id = d.department_id' at line 2

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• 在不同的表中有相同列时，必须在列名前要加上使用的表名前缀。
  

2.多表查询分类讲解

2.1 等值连接 vs 非等值连接

2.1.1 等值连接

1. mysql> SELECT e.employee_id,e.last_name,e.department_id,d.department_id,d.location_id
2.     -> FROM employees e,departments d
3.     -> WHERE e.department_id = d.department_id;
4. +-------------+-------------+---------------+---------------+-------------+
5. | employee_id | last_name   | department_id | department_id | location_id |
6. +-------------+-------------+---------------+---------------+-------------+
7. |         103 | Hunold      |            60 |            60 |        1400 |
8. |         104 | Ernst       |            60 |            60 |        1400 |
9. |         105 | Austin      |            60 |            60 |        1400 |
10. |         106 | Pataballa   |            60 |            60 |        1400 | -- 只显示一部分数据，一共有106行数据

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拓展1：多个连接条件要使用AND操作符。
拓展2：区分重复的别名：

• 进行表查询的表中有相同列时，必须在列名之前加上表名前缀进行区分，使用的是那张表的列数据。
  

拓展3：表的别名。

• 使用别名可以简化查询。
  
• 列名前使用表名前缀可以提高查询效率。
  但是需要注意，如果给表起了别名，在查询字段中，过滤条件中就只能使用别名进行代替，不能使用原有的表名，否则就会报错。
  建议，从SQL优化的角度，建议多表查询时，每个字段前都指明其所在的表。
  
  

拓展4：连接多个表
总结：连接n个表，至少需要n-1个连接条件。比如，连接三个表，至少需要两个连接条件。
2.2.2 非等值连接

1. -- 查询员工薪资和薪资等级
2. SELECT e.salary,j.grade_level
3. FROM employees e,job_grades j
4. WHERE e.salary >= lowest_sal AND e.salary <= highest.sal;

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从执行结果看，此自连接语句，查询一共有106条数据，但是employees表有107条数据。这是因为内连接(从另一个分类角度，该条自连接语句也属于内连接)，对于连接条件为NULL的一行数据会不显示。

1. -- 查询员工和其对应领导的信息
2. SELECT     
3.         w.`employee_id` AS 'worker_id',
4.     w.`last_name` AS 'worker_name',
5.     m.`employee_id` AS 'manager_id',
6.     m.`last_name` AS 'manager_name'
7. FROM
8.         employees w,employees m
9. WHERE
10.         w.manager_id = m.employee_id;
11. -- 但是这里会有个小漏洞，就是可能会遗漏manager_id是null的数据

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这里使用外连接，就会显示107条数据其中worker_id = 107的一行数据，就是上述自连接不显示的一条。下面进行内连接和外连接的讲解。
2.3 内连接 vs 外连接

除了查询满足条件的记录以外，外连接还可以查询某一方不满足条件的记录。

• 内连接， 合并具有同一列的两个以上的表的行，结果集中不包含一个表与另一个表不匹配的行
  
• 外连接，两个表在连接过程中除了返回满足连接条件的行以外，还返回左(或右)表中不满足条件的行，这种连接称为左(或右)外连接。没有匹配的行时，结果表中相应的列为null
  
• 如果是左外连接，则连接条件中左边的表为主表,右边的表为从表。
  ​  如果是右外连接，则连接条件中右边的表为主表，左边的表为从表。
  

SQL 92 使用(+)创建连接

• 在SQL 92中采用(+)代表从表所在的位置。即左或右外连接中，(+)在连接条件的那边那个就是从表。
  
• Oracle对SQL92支持较好，而MySQL则不支持SQL92的外连接
  
• 在SQL 92中，只有左外连接和右外连接，没有满(或全)外连接。
  

3.SQL99语法实现多表查询

3.1 基本语法

• 使用JOIN...ON子句创建连接的语法结构：
  

1. mysql> SELECT
2.     -> w.`employee_id` AS 'worker_id',
3.     ->     w.`last_name` AS 'worker_name',
4.     ->     m.`employee_id` AS 'manager_id',
5.     ->     m.`last_name` AS 'manager_name'
6.     -> FROM
7.     -> employees w,employees m
8.     -> WHERE
9.     -> w.manager_id = m.employee_id;
10. +-----------+-------------+------------+--------------+
11. | worker_id | worker_name | manager_id | manager_name |
12. +-----------+-------------+------------+--------------+
13. |       101 | Kochhar     |        100 | King         |
14. |       102 | De Haan     |        100 | King         |
15. |       103 | Hunold      |        102 | De Haan      |
16. ...
17. |       204 | Baer        |        101 | Kochhar      |
18. |       205 | Higgins     |        101 | Kochhar      |
19. |       206 | Gietz       |        205 | Higgins      |
20. +-----------+-------------+------------+--------------+
21. 106 rows in set (0.00 sec)
23. mysql> SELECT COUNT(*) FROM employees;
24. +----------+
25. | COUNT(*) |
26. +----------+
27. |      107 |
28. +----------+
29. 1 row in set (0.00 sec)

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它的嵌套逻辑类似我们使用的FOR循环：

1. mysql> SELECT
2.     ->     w.`employee_id` AS 'worker_id',
3.     ->     w.`last_name` AS 'worker_name',
4.     ->     m.`employee_id` AS 'manager_id',
5.     ->     m.`last_name` AS 'manager_name'
6.     -> FROM
7.     ->     employees w
8.     ->     LEFT JOIN employees m
9.     ->         ON w.manager_id = m.employee_id;
10. +-----------+-------------+------------+--------------+
11. | worker_id | worker_name | manager_id | manager_name |
12. +-----------+-------------+------------+--------------+
13. |       100 | King        |       NULL | NULL         |
14. |       101 | Kochhar     |        100 | King         |
15. |       102 | De Haan     |        100 | King         |
16. ...
17. |       203 | Mavris      |        101 | Kochhar      |
18. |       204 | Baer        |        101 | Kochhar      |
19. |       205 | Higgins     |        101 | Kochhar      |
20. |       206 | Gietz       |        205 | Higgins      |
21. +-----------+-------------+------------+--------------+
22. 107 rows in set (0.00 sec)

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SQL99采用的这种嵌套结构，非常清爽，层次性更强，可读性更强，即是更多的表进行连接也都清晰可见。如果采用SQL92，可读性就会大打折扣。

• 语法说明
  
  
  
  • 可使用ON子句指定额外的连接条件。
    
  • 这个连接条件是与其他条件分开的。
    
  • ON子句使语句具有更高的可读性。
    
  • 关键字JOIN，INNER JOIN，CROSS JOIN的含义是一样的，都表示为内连接。
    
  
  

3.2 内连接(INNER JOIN)的实现

• 语法：
  

1. SELECT table1.column,table2.column,table3.column
2. FROM table1
3.         JOIN table2 ON -- table1和table2的连接条件
4.                 JOIN table3 ON -- table2和table3的连接条件

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1. for t1 in table1:
2.         for t2 in table2:
3.                 if condition1:
4.                         for t3 in table3:
5.                                 if condition2:
6.                                         output t1 + t2 + t3;

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3.3 外连接(OUTER JOIN)的实现

3.3.1 左外连接(LEFT OUTER JOIN)

• 语法
  

1. SELECT 字段列表
2. FROM A表 INNER JOIN B表
3. ON 关联条件
4. WHERE 过滤条件
5. -- INNER关键字可省略

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• 举例
  

1. mysql> SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
2.     -> FROM employees AS e INNER JOIN departments AS d
3.     -> ON e.department_id = d.department_id;
4. +-------------+------------------+---------------+
5. | employee_id | department_name  | department_id |
6. +-------------+------------------+---------------+
7. |         200 | Administration   |            10 |
8. |         201 | Marketing        |            20 |
9. |         202 | Marketing        |            20 |
10. ...
11. |         113 | Finance          |           100 |
12. |         205 | Accounting       |           110 |
13. |         206 | Accounting       |           110 |
14. +-------------+------------------+---------------+
15. 106 rows in set (0.01 sec)
18. mysql> SELECT
19.     ->     e.employee_id,
20.     ->     d.department_name,
21.     ->     d.department_id,
22.     ->     l.city
23.     -> FROM
24.     ->     employees e
25.     ->     JOIN departments d
26.     ->         ON e.department_id = d.department_id
27.     ->     JOIN locations l
28.     ->         ON d.`location_id` = l.location_id;
29. +-------------+------------------+---------------+---------------------+
30. | employee_id | department_name  | department_id | city                |
31. +-------------+------------------+---------------+---------------------+
32. |         200 | Administration   |            10 | Seattle             |
33. |         201 | Marketing        |            20 | Toronto             |
34. |         202 | Marketing        |            20 | Toronto             |
35. ...
36. |         113 | Finance          |           100 | Seattle             |
37. |         205 | Accounting       |           110 | Seattle             |
38. |         206 | Accounting       |           110 | Seattle             |
39. +-------------+------------------+---------------+---------------------+
40. 106 rows in set (0.00 sec)

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3.3.2 右外连接(RIGHT OUTER JOIN)

• 语法
  

1. -- 主表是A OUTER关键字可以省略
2. SELECT 字段列表
3. FROM A表 LEFT OUTER JOIN B表
4. ON 关联条件
5. WHERE 过滤条件

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• 举例
  

1. mysql> SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
2.     -> FROM employees e LEFT OUTER JOIN departments d
3.     -> ON e.department_id = d.department_id;
4. +-------------+------------------+---------------+
5. | employee_id | department_name  | department_id |
6. +-------------+------------------+---------------+
7. |         178 | NULL             |          NULL |
8. |         200 | Administration   |            10 |
9. |         201 | Marketing        |            20 |
10. |         202 | Marketing        |            20 |
11. ...
12. |         112 | Finance          |           100 |
13. |         113 | Finance          |           100 |
14. |         205 | Accounting       |           110 |
15. |         206 | Accounting       |           110 |
16. +-------------+------------------+---------------+
17. 107 rows in set (0.00 sec)

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注意，LEFT JOIN和RIGHT JOIN只存在于SQL99及以后的标准中，在SQL92中不存在，只能用(+)表示。
3.3.3 满外连接(FULL OUTER JOIN)

• 满外连接的结果 = 左右表匹配的数据 + 左表没有匹配到的数据 + 右表没有匹配到的数据。
  
• SQL99是支持满外连接的。使用FULL JOIN或FULL OUTER JOIN来实现。
  
• 需要注意的是，MySQL不支持FULL JOIN，但是可以用LEFT JOIN UNION RIGHT JOIN等替代。
  

4.UNION的使用

合并查询结果利用UNION关键字，可以给出多条SELECT语句，并将它们的结果组合成单个结果集。合并时，两个表对于的列数和数据类型必须相同，并且互相对应。各个SELECT语句之间使用UNION或UNION ALL关键字分隔。
语法格式：

1. -- 主表是B表 OUTER关键词也可以省略
2. SELECT 字段列表
3. FROM A表 RIGHT OUTER JOIN B表
4. ON 关联条件
5. WHERE 过滤条件

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UNION操作符


UNION 操作符返回两个查询的结果集的并集，去除重复记录。
UNION ALL操作符


UNION ALL操作符返回两个查询的结果集的并集。对于两个结果集的重复部分，不去重。
注意，执行UNION ALL 语句时所需要的资源比UNION语句少，如果明确知道合并数据后的结果数据不存在重复数据，或者不需要去除重复的数据，则尽量使用UNION ALL语句，以提高数据查询的效率。
5. 7种SQL JOINS的实现

5.7.1 SQL实现

1. mysql> SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
2.     -> FROM employees e RIGHT JOIN departments d
3.     -> ON e.department_id = d.department_id;
4. +-------------+----------------------+---------------+
5. | employee_id | department_name      | department_id |
6. +-------------+----------------------+---------------+
7. |         200 | Administration       |            10 |
8. |         201 | Marketing            |            20 |
9. |         202 | Marketing            |            20 |
10. |         114 | Purchasing           |            30 |
11. ...
12. |        NULL | Government Sales     |           240 |
13. |        NULL | Retail Sales         |           250 |
14. |        NULL | Recruiting           |           260 |
15. |        NULL | Payroll              |           270 |
16. +-------------+----------------------+---------------+
17. 122 rows in set (0.00 sec)

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5.7.2 语法格式小结

• 左中图
  

1. SELECT column,... FROM t1
2. UNION [ALL]
3. SELECT column,... FROM t2

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• 右中图
  

1. # 7种JOIN 使用employees表和departments表代表A和B
2. #中图
3. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
4. FROM employees e JOIN departments d
5. ON e.department_id = d.department_id;
8. # 左上图
9. # 分析，将e表和d表比作两个集合的话
10. # 左上图就是 (e - e ∩ d) ∪ ( e ∩ d) 在MySQL中用LEFT JOIN ... ON实现
11. # 分析，为什么LEFT JOIN ... ON可以实现
12. # 因为，在外连接中，相当于有一个表是主表，另一个表是从表，在外连接中
13. # 主表的数据一定要全部实现，对于主表中有数据，而从表没有与之对于连接条件成立的数据
14. # 就将要显示的从表中的列补null进行显示
15. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
16. FROM employees e LEFT JOIN departments d
17. ON e.department_id = d.department_id;
20. # 右上图
21. # 分析，将e表和d表比作两个集合的话
22. # 左上图就是 (d - e ∩ d) ∪ ( e ∩ d) 在MySQL中用RIGHT JOIN ... ON实现
23. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
24. FROM employees e RIGHT JOIN departments d
25. ON e.department_id = d.department_id;
27. #分析主从表就是，左连接左是主表，右连接右是主表
28. # 左中图
29. # 分析，将e表和d表比作两个集合的话
30. # 左中图就是 (e - e ∩ d)
31. # 就是在左上图(e和d表进行左连接)的前提下，去掉e表和d表中都出现的数据
32. # 只保留主表中有数据，但是从表无数据的列
33. # 从表无数据就是，从表的过滤条件中不满足，所以过滤条件是 WHERE d.department_id IS NULL
34. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
35. FROM employees e LEFT JOIN departments d
36. ON e.department_id = d.department_id
37. WHERE d.department_id IS NULL;
39. # 右中图
40. # 分析，将e表和d表比作两个集合的话
41. # 右中图就是 (d - e ∩ d)
42. # 就是在右上图(e和d表进行右连接)的前提下，去掉e表和d表中都出现的数据
43. # 只保留主表中有数据，但是从表无数据的列
44. # 从表无数据就是，从表的过滤条件中不满足，所以过滤条件是 WHERE e.department_id IS NULL
45. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
46. FROM employees e RIGHT JOIN departments d
47. ON e.department_id = d.department_id
48. WHERE e.department_id IS NULL;
50. # 左下图
51. # 就是满外连接
52. # MySQL实现满外连接
53. # 使用到UNION/UNION ALL关键字
54. # 可以用左上图 UNION 右上图
55. # 也可以用左上图 UNION ALL 右中图
56. # 也可以用左中图 UNION ALL 右上图
57. -- 具体的SQL语句略
59. # 右下图
60. # 就是左中图 UNION ALL 右中图
61. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
62. FROM employees e LEFT JOIN departments d
63. ON e.department_id = d.department_id
64. WHERE d.department_id IS NULL
65. UNION ALL
66. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
67. FROM employees e RIGHT JOIN departments d
68. ON e.department_id = d.department_id
69. WHERE e.department_id IS NULL;

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6.SQL99语法新特性

6.1 自然连接

SQL99在SQL92的基础上，提供了一些特殊语法，比如 NATURAL JOIN用来表示自然连接。我们可以把自然连接理解为SQL92中的等值连接。它会自动查询两张表里所有相同的字段，然后进行等值连接。

1. -- 实现 A - A ∩ B
2. SELECT 字段列表
3. FROM A LEFT JOIN B
4. ON 关联条件
5. WHERE 从表关联字段 IS NULL ANd 其他过滤子句;

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1. -- 实现B - A ∩ B
2. SELECT 字段列表
3. FROM A RIGHT JOIN B
4. ON 关联条件
5. WHERE 从表关联字段 IS NULL ANd 其他过滤子句;

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6.2 USING连接

1. -- 等值连接
2. SELECT e.employee_id,d.department_name,d.department_id
3. FROM employees e JOIN departments d
4. ON e.department_id = d.department_id
5. AND e.`manager_id` = d.`manager_id`;

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7.章节小结

表连接的约束条件可以有三种方式，WHERE，ON，USING

• WHERE： 适用于所有关联查询。
  
• ON：只能和JOIN一起使用，只能写关联条件。虽然关联条件可以并到WHERE中和其他条件一起写，但分开写可读性更好。
  
• USING: 只能和JOIN一起使用，而且要求关联字段在两张表中相同，而且只能表示关联字段相等。
  注意：
  要控制连接表的数量，多表连接就相当于嵌套for循环一样，非常消耗资源，会让SQL查询性能下降很严重，因此不要连接不必要的表。在许多DBMS中，也都会有最大连接表限制。
  
  只是为了记录自己的学习历程，且本人水平有限，不对之处，请指正。
  

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