Соединения и реляционная модель

 

Операция соединения является отличительным признаком реляционной модели данных в системах управления базами данных (СУБД). Причем это самый существенный признак реляционных систем управления базами данных, который отличает их от систем других типов.

В структурных СУБД, известных также как сетевые или иерархические системы, связи между данными должны быть заранее определены. В таких системах после создания базы данных уже трудно сделать запрос относительно связей между данными, которые не были заранее предусмотрены.

В реляционных СУБД, наоборот, при создании базы данных связи между данными не фиксируются. Они проявляются лишь при обработке данных, т.е. в момент запроса к базе данных, а не при ее создании. Можно обратиться с любым запросом, который приходит в голову, относительно хранящейся в базе информации, независимо от того с какой целью создавалась эта база.

В соответствии с правилами проектирования баз данных, известными как правила нормализации, каждая таблица должна описывать один вид сущностей - человека, место, событие или вещь. По этой причине, когда нужно сравнить информацию, относящуюся к различным объектам, необходима операция соединения. Взаимосвязи, существующие между данными, расположенными в различных таблицах, проявляются путем их соединения.

Как следствие из этого правила, операция соединения дает неограниченную гибкость в добавлении новых видов данных в базу. Всегда можно создать новую таблицу, которая содержит данные, относящиеся к разным сущностям. Если новая таблица имеет поле, подобное некоторому полю в уже существующей таблице, то его можно добавить в эту таблицу путем соединения.

 

СОЕДИНЕНИЕ ТАБЛИЦ В ЗАПРОСАХ

 

Оператор соединения, как и оператор выбора, начинается с ключевого слова select. Данные из столбцов, указанных после этого ключевого слова, включаются в результаты запроса в нужном порядке. В предыдущем примере это были столбцы с именами и фамилиями писателей и названиями издательств.

Названия столбцов в этом примере pub_name, au_lname и au_fname не нужно уточнять названием таблицы, поскольку здесь нет неоднозначности относительно того, какой таблице они принадлежат. Но название столбца city, который используется в операции сравнения уже нуждается в уточнении, поскольку столбцы с таким названием имеются в обеих таблицах. Хотя в этом примере ни один из столбцов city не появляется в результатах запроса, SQL Серверу необходимо уточнение для выполнения операции сравнения.

Как и в операторе выбора, здесь можно включить все столбцы в результат запроса с помощью сокращения “*”. Например, для того чтобы включить все столбцы таблиц authors и publishers в результат предыдущего соединения, необходимо выполнить следующий запрос:

 

select *

From authors, publishers

where authors.city = publishers.city

au_id au_lname au_fname phone address city

state postalcode contract pub_id pub_name city state

--------------- ---------- ---------- ------------------ ----------------

------ -------------- -------- --------- ----------------------------- ---------

238-95-7766 Carson Cheryl 415 548-7723 589 Darwin Ln. Berkeley

CA 94705 1 1389 Algodata Infosystems Berkeley CA

409-56-7008 Bennet Abraham 415 658-9932 223 Bateman St Berkeley

CA 94705 1 1389 Algodata Infosystems Berkeley CA

(Выбрано 2 строки)

 

Отсюда видно, что результирующая строка составлена из строк исходных таблиц и состоит из тринадцати столбцов каждая. Поскольку ширины печатной страницы не хватает, то каждая результирующая строка размещается на двух текстовых строках. Когда используется символ “*”, то столбцы выводятся в том порядке, в каком они расположены в таблицах.

В списке выбора можно указать названия столбцов только из одной таблицы, участвующей в соединении. Например, чтобы найти авторов, живущих в одном городе с некоторым издателем, не обязательно указывать названия столбцов из таблицы publishers:

 

select au_lname, au_fname

From authors, publishers

where authors.city = publishers.city

 

Необходимо помнить, что, как и в любом операторе выбора, названия столбцов в списке выбора и названия таблиц в предложении (конструкции) from должны разделяться запятыми.

 

Предложение from

 

В предложении from оператора соединения указываются названия всех таблиц и вьюверов, участвующих в соединении. Именно это предложение указывает SQL Серверу, что необходимо выполнить соединение. Таблицы и вьюверы в этом предложении можно указывать в произвольном порядке. Порядок расположения названий таблиц влияет на результат только при использовании сокращения “*” в списке выбора.

В предложении from можно указывать от 2 до 16 отдельных названий для таблиц или выюверов. При подсчете максимально допустимого числа нужно учитывать, что отдельным членом этого предложения считаются следующие названия:

 

· Название таблицы (или вьювера), указанное в предложении from;

· Каждая копия названия одной и той же таблицы (самосоединение);

· Название таблицы, указанное в подзапросе;

· Названия базовых таблиц, на которые ссылаются вьюверы, указанные в предложении from.

 

Соединения, в которых участвует более двух таблиц, рассматриваются далее в главе “Соединение более двух таблиц”.

Как отмечалось во второй главе “Запросы: Выбор данных из таблицы”, названия таблиц и вьюверов могут уточняться названием владельца и названием базы данных.

Вьюверы можно использовать точно также, как и таблицы. В главе 9 будут рассмотрены вьюверы, но во всех приводимых там примерах будут использоваться только таблицы.

 

Предложение where

 

В предложении where (где) указываются отношения, которые устанавливаются между таблицами, перечисленными в предложении from, для выбора результирующих строк. В нем приводятся названия столбцов, по которым производится соединение, дополненные при необходимости названиями таблиц, и операция сравнения, которой обычно является равенство, но иногда здесь могут встречаться и отношения “больше чем” или “меньше чем”. Детальное описание синтаксиса предложения where приводится в главе 2 этого руководства и в главе “Предложение where” в Справочном руководстве SQL Сервера.

 

Замечание. Можно получить совершенно неожиданный результат, если опустить предложение where в операторе соединения. Без этого предложения все вышеприведенные запросы на соединение будут выдавать 27 строк вместо 2. В следующем разделе будет объяснено почему так происходит.

 

Соединения, в которых данные сравниваются на совпадение, называются эквисоединениями (equijoins). Более точное определение эквисоединения дается позже в этой главе, также как и примеры соединений, основанных не на равенстве.

Соединение может основываться на следующих операциях сравнения:

 

Таблица 4.1. Операции сравнения

 

Операция	Значение
=	Равно
>	Больше чем
>=	Больше или равно
<	Меньше чем
<=	Меньше или равно
!=	Не равно
!>	Меньше или равно (не больше)
!<	Больше или рано (не меньше)

 

Соединения, основанные на операциях сравнения, в общем называются тетасоединениями (theta joins). Другой класс соединений образуют внешние соединения, которые рассматриваются позже в этой же главе. К числу внешних операций соединения относятся следующие операции.

 

Таблица 4.2. Операции внешнего соединения

 

Операция	Действие
*=	В результат включаются все строки из первой таблицы, а не только строки, удовлетворящие условию сравнения.
=*	В результат включаются все строки из второй таблицы, а не только строки, удовлетворящие условию сравнения.

 

Названия соединяемых столбцов могут не совпадать, хотя на практике они часто совпадают. Кроме того, они могут содержать данные различных типов (см. главу 7).

Однако, если типы данных не совпадают, то они должны быть совместимыми, чтобы SQL Сервер мог автоматически преобразовать их между собой. Например, SQL Сервер автоматически преобразует друг в друга любые числовые типы данных: int, smallint, tinyint, decimal, float, а также любые строковые типы и типы даты: char, varchar, nchar, nvarchar и datetime. Более детально преобразование типов рассматривается в главе 10 “Использование встроенных функций в запросах” и в главе “Функции преобразования типов данных” Справочного руководства SQL Сервера.

 

Замечание. Таблицы нельзя соединять по текстовым или графическим полям. Однако можно сравнивать длины текстовых полей в предложении where, например,следующим образом:

 

where datalength(textab_1.textcol) > datalength(textab_2.textcol)

 

Предложение where оператора соединения может включать и другие условия, отличные от условия соединения. Другими словами, операторы соединения и выбора можно объединить в одном SQL операторе. Далее в этой главе будут приведены соответствующие примеры.

 

КАК ВЫПОЛНЮТСЯ СОЕДИНЕНИЯ

 

Знание того, как выполняется соединения помогает в их понимании и позволяет объяснить, почему получаются неожиданные результаты, когда соединение задано неправильно. В этом разделе описывается процесс выполнения соединения в концептуальном плане. Конечно, SQL Сервер выполняет эту процедуру более сложным образом.

Вообще говоря, первый шаг в выполнении соединения состоит в образовании д екартова произведения таблиц, т.е. в образовании всех возможных комбинаций строк этих таблиц друг с другом. Число строк в декартовом (прямом) произведении двух таблиц, равно произведению числа строк в первой таблице на число строк во второй таблице.

Например, число строк в декартовом произведении таблиц author и publishers равно 69 (23 автора, умноженные на 3 издателя).

Декартово произведение строится в любом запросе, который содержит более одной таблицы в списке выбора, более одной таблицы в предложении from и не содержит предложения where. Например, если убрать предложение where из предыдущего запроса на соединение, то SQL Сервер скомбинирует 23 автора с 3 издателями и возвратит в результате 69 строк.

Декартово произведение не содержит какой-либо полезной информации. На самом деле оно даже вводит в заблуждение, поскольку создает видимость, что каждый автор имеет отношение к каждому издателю, что совершенно неверно.

По этой причине соединение должно включать предложение where, которое отбирает связанные между собой строки и указывает как именно они должны быть связаны. Оно может включать также дополнительные ограничения. Из декартового произведения происходит удаление тех строк, которые не удовлетворяют условиям в предложении where.

В предыдущем примере предложение where удаляет те строки, в которых город, где проживает автор, отличен от города, где живет издатель.