实验2 SQL语言—SELECT查询操作

实验2 SQL语言—SELECT查询操作

实验目的要求

1. 掌握SQL程序设计基本规范，熟练运用SQL语言实现数据基本查询，包括单表查询、分组统计查询和连接查询。
2. 掌握SQL嵌套查询和集合查询等各种高级查询的设计方法等。
3. 要求学生掌握SQL Server查询分析器和T－SQL语言的使用方法，熟练掌握和使用简单表的数据查询﹑数据排序和数据连接查询﹑嵌套查询等操作方法。

实验仪器设备

1. 学生每个一台PC机
2. 已安装SQL Server环境

实验主要内容

1. 针对SQL Server数据库设计各种单表查询语句、分组统计查询语句；设计单个表针对自身的连接查询，设计多个表的连接查询。理解和掌握SQL查询语句各个子句的特点和作用，按照SQL程序设计规范写出具体的SQL查询语句，并调试通过。
2. 针对SQL Server数据库，正确分析用户查询要求，设计各种嵌套查询和集合查询。

本次实验基于图书发行数据库系统，进行实验

实验原理

单表查询

• 单表查询是指仅涉及一个表的查询

• SELECT子句后面不仅可以是表中的属性列，还可以是表达式、字符串常量、函数

• DISTINCT:取消取值重复的行|SELECT DISTINCT LNO

• 保留取值重复的行将DISTINCT换成ALL，不加则默认ALL

• 换码、通配符 %_和ESCAPE

• 对一个或多个属性列进行排序，ORDER BY子句| ORDER BY [属性列名] ASC|DESC |ASC升序，DESC降序

• 聚集函数(放在SELECT后面)

COUNT(*)  --统计元组个数
COUNT([DISTINCT|ALL]<列名>)  --统计一列中值的个数
SUM(DISTINCT|ALL]<列名>)   --统计一列值的总和（必须是数值型）
AVG([DISTINCT|ALL]<列名>)  --统计一列值的平均值（必须是数值型）
MAX([DISTINCT|ALL]<列名>)  --统计一列值的最大值
MIN([DISTINCT|ALL]<列名>)  --统计一列值的最小值

• GROUP BY子句：GROUP BY将查询结果按某一列或多列的值进行分组，值相等的为一组

• HAVING:作用于组，从中选择满足条件的组

查询选修了三门以上课程的学生的学号
SELECT SNO
FROM SC
GROUP BY SNO
HAVING COUNT(*)>3

连接查询

一个查询同时涉及两个及以上表的称为连接查询，属性列名前面加上表名，即SC.Sno

等值连接查询

连接运算符为=时称为等值连接

非等值连接查询

连接运算符不是=时称为非等值连接

自然连接

若在等值连接中把目标列中重复的属性列去掉则为自然连接

单个表的自身连接查询

查询每一门课的间接选修课
SELECT FIRST.Cno,SECOND.Cpno
FROM Course FIRST,Course SECOND
WHERE FIRST.Cpno=SECOND.Cno;

多表连接

查询每个学生的学号、姓名、选秀的课程名及成绩（涉及三个表的查询）、
SELECT Student.Sno,Sname,Cname,Grade
FROM Student,SC,Course
WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno=Course.Cno

嵌套查询

将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或者HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询

子查询

• 带有IN谓词的子查询
• 带有比较运算符的子查询
• 带有ANY(SOME)或ALL谓词的子查询
• 带有EXIST谓词的子查询

集合查询

集合操作主要包括并操作UNION、交操作INTERSECT和差操作EXCEPT

实验记录

检索L1从书店S1购买的图书的书号及其册数；

SELECT BNO,QTY
FROM 图书发行 
WHERE LNO='L1'AND SNO='S1';

检索馆址在“上海”的图书馆及其电话号码；

SELECT LNAME,TEL
FROM 图书馆 
WHERE CITY='上海';

检索L4收藏图书的书名；

SELECT 图书.BNAME
FROM 图书,图书发行 
WHERE 图书发行.LNO='L4'AND 图书发行.BNO=图书.BNO;

检索S3发行的图书书名及数量；

SELECT 图书.BNAME,图书发行.QTY
FROM 图书,图书发行 
WHERE 图书发行.SNO='S3'AND 图书发行.BNO=图书.BNO;

检索收藏图书“数据库设计”的馆名;

SELECT 图书馆.LNAME
FROM 图书馆,图书发行,图书 
WHERE 图书.BNAME='数据库设计'AND 图书.BNO=图书发行.BNO
AND 图书馆.LNO=图书发行.LNO;

检索没有购买上海新华书店出售的图书的图书馆号LNO;

SELECT LNO,LNAME
FROM 图书馆
WHERE LNO NOT IN (SELECT 图书发行.LNO
FROM 图书发行,书店
WHERE 图书发行.SNO=书店.SNO AND 
书店.SNAME='上海新华书店');

思考题

• 如何提高数据查询和连接速度。

  1.对查询进行优化，应尽量避免全表扫描，首先应考虑在 where 及 order by 涉及的列上建立索引。
  2.应尽量避免在 where 子句中对字段进行 null 值判断，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描，如：
  select id from t where num is null
  可以在num上设置默认值0，确保表中num列没有null值，然后这样查询：
  select id from t where num=0
  3.应尽量避免在 where 子句中使用!=或<>操作符，否则将引擎放弃使用索引而进行全表扫描。
  4.应尽量避免在 where 子句中使用 or 来连接条件，否则将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描，如：
  select id from t where num=10 or num=20
  可以这样查询：
  select id from t where num=10
  union all
  select id from t where num=20
  5.in 和 not in 也要慎用，否则会导致全表扫描，如：
  select id from t where num in(1,2,3)
  对于连续的数值，能用 between 就不要用 in 了：
  select id from t where num between 1 and 3
  6.下面的查询也将导致全表扫描：
  select id from t where name like '%abc%'
  若要提高效率，可以考虑全文检索。
  7.如果在 where 子句中使用参数，也会导致全表扫描。因为SQL只有在运行时才会解析局部变量，但优化程序不能将访问计划的选择推迟到运行时；它必须在编译时进行选择。然而，如果在编译时建立访问计划，变量的值还是未知的，因而无法作为索引选择的输入项。如下面语句将进行全表扫描：
  select id from t where num=@num
  可以改为强制查询使用索引：
  select id from t with(index(索引名)) where num=@num
  8.应尽量避免在 where 子句中对字段进行表达式操作，这将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。如：
  select id from t where num/2=100
  应改为:
  select id from t where num=1002
  9.应尽量避免在where子句中对字段进行函数操作，这将导致引擎放弃使用索引而进行全表扫描。如：
  select id from t where substring(name,1,3)='abc'--name以abc开头的id
  select id from t where datediff(day,createdate,'2005-11-30')=0--‘2005-11-30’生成的id
  应改为:
  select id from t where name like 'abc%'
  select id from t where createdate>='2005-11-30' and createdate<'2005-12-1'
  10.不要在 where 子句中的“=”左边进行函数、算术运算或其他表达式运算，否则系统将可能无法正确使用索引。
  11.在使用索引字段作为条件时，如果该索引是复合索引，那么必须使用到该索引中的第一个字段作为条件时才能保证系统使用该索引，否则该索引将不会被使用，并且应尽可能的让字段顺序与索引顺序相一致。
  12.不要写一些没有意义的查询，如需要生成一个空表结构：
  select col1,col2 into #t from t where 1=0
  这类代码不会返回任何结果集，但是会消耗系统资源的，应改成这样：
  create table #t(...)
  13.很多时候用 exists 代替 in 是一个好的选择：
  select num from a where num in(select num from b)
  用下面的语句替换：
  select num from a where exists(select 1 from b where num=a.num)
  14.并不是所有索引对查询都有效，SQL是根据表中数据来进行查询优化的，当索引列有大量数据重复时，SQL查询可能不会去利用索引，如一表中有字段sex，male、female几乎各一半，那么即使在sex上建了索引也对查询效率起不了作用。
  15.索引并不是越多越好，索引固然可以提高相应的 select 的效率，但同时也降低了 insert 及 update 的效率，因为 insert 或 update 时有可能会重建索引，所以怎样建索引需要慎重考虑，视具体情况而定。一个表的索引数最好不要超过6个，若太多则应考虑一些不常使用到的列上建的索引是否有必要。
  16.应尽可能的避免更新 clustered 索引数据列，因为 clustered 索引数据列的顺序就是表记录的物理存储顺序，一旦该列值改变将导致整个表记录的顺序的调整，会耗费相当大的资源。若应用系统需要频繁更新 clustered 索引数据列，那么需要考虑是否应将该索引建为 clustered 索引。
  17.尽量使用数字型字段，若只含数值信息的字段尽量不要设计为字符型，这会降低查询和连接的性能，并会增加存储开销。这是因为引擎在处理查询和连接时会逐个比较字符串中每一个字符，而对于数字型而言只需要比较一次就够了。
  18.尽可能的使用 varchar/nvarchar 代替 char/nchar ，因为首先变长字段存储空间小，可以节省存储空间，其次对于查询来说，在一个相对较小的字段内搜索效率显然要高些。
  19.任何地方都不要使用 select * from t ，用具体的字段列表代替“”，不要返回用不到的任何字段。
  20.尽量使用表变量来代替临时表。如果表变量包含大量数据，请注意索引非常有限（只有主键索引）。
  21.避免频繁创建和删除临时表，以减少系统表资源的消耗。
  22.临时表并不是不可使用，适当地使用它们可以使某些例程更有效，例如，当需要重复引用大型表或常用表中的某个数据集时。但是，对于一次性事件，最好使用导出表。
  23.在新建临时表时，如果一次性插入数据量很大，那么可以使用 select into 代替 create table，避免造成大量 log ，以提高速度；如果数据量不大，为了缓和系统表的资源，应先create table，然后insert。
  24.如果使用到了临时表，在存储过程的最后务必将所有的临时表显式删除，先 truncate table ，然后 drop table ，这样可以避免系统表的较长时间锁定。
  25.尽量避免使用游标，因为游标的效率较差，如果游标操作的数据超过1万行，那么就应该考虑改写。
  26.使用基于游标的方法或临时表方法之前，应先寻找基于集的解决方案来解决问题，基于集的方法通常更有效。
  27.与临时表一样，游标并不是不可使用。对小型数据集使用 FAST_FORWARD 游标通常要优于其他逐行处理方法，尤其是在必须引用几个表才能获得所需的数据时。在结果集中包括“合计”的例程通常要比使用游标执行的速度快。如果开发时间允许，基于游标的方法和基于集的方法都可以尝试一下，看哪一种方法的效果更好。
  28.在所有的存储过程和触发器的开始处设置 SET NOCOUNT ON ，在结束时设置 SET NOCOUNT OFF 。无需在执行存储过程和触发器的每个语句后向客户端发送 DONE_IN_PROC 消息。
  29.尽量避免大事务操作，提高系统并发能力。
  30.尽量避免向客户端返回大数据量，若数据量过大，应该考虑相应需求是否合理。

• 试比较连接查询和嵌套查询

  1、意义上的差异

  嵌套查询是包含一个或多个子查询或子查询的另一个术语的select语句。在外部查询中包含内部查询的另一个子查询是SQL语句的扩展。

  连接查询是关系数据库中最重要的查询。在关系数据库管理系统中，数据之间的关系不需要确定表的建立时间，实体的所有信息通常都存储在表中。检索数据时，通过连接操作查询存储在多个表中的不同实体的信息。

  2、特征上的差异

  嵌套查询的主要特点是sql允许从内到外进行多层嵌套分析，并将子查询的结果作为主查询的查询条件。连接是关系数据库模型的主要特征。多表查询可以通过连接运算符实现。连接操作给用户带来极大的灵活性，可以随时添加新的数据类型。

基本表数据

图书馆 L.DBF

LNO	LNAME	CITY	TEL
L1	上海图书馆	上海	205800
L2	上海外文书店	上海	310310
L3	北京图书馆	北京	282471
L4	武汉图书馆	武汉	812712
L5	南京图书馆	南京	328173

图书 B.DBF

BNO	BNAME	PRICE
B1	数据库原理	9.80
B2	系统分析与设计	8.50
B3	数据库设计	7.10
B4	计算机原理	9.60
B5	操作系统	11.20

书店 S.DBF

SNO	SNAME	ADDRESS
S1	北京新华书店	北京
S2	上海新华书店	上海
S3	上海外文书店	上海
S4	湖北新华书店	武汉
S5	江苏新华书店	南京

图书发行 LBS.DBF

LNO	BNO	SNO	QTY
L1	B1	S2	10
L1	B2	S1	5
L1	B3	S3	5
L1	B4	S5	20
L2	B1	S3	10
L2	B4	S5	20
L2	B5	S4	15
L4	B4	S4	20
L4	B5	S4	30
L5	B1	S2	10
L5	B2	S5	20
L5	B4	S5	30