yeskery

理解 SQL 中的四种连接-左外连接、右外连接、内连接、全连接

连接查询

连接查询是关系数据库中最主要的查询,主要包括内连接、外连接和交叉连接等。通过连接运算符可以实现多个表查询。连接是关系数据库模型的主要特点,也是它区别于其它类型数据库管理系统的一个标志。 在关系数据库管理系统中,表建立时各数据之间的关系不必确定,常把一个实体的所有信息存放在一个表中。当检索数据时,通过连接操作查询出存放在多个表中的不同实体的信息。连接操作给用户带来很大的灵活性,他们可以在任何时候增加新的数据类型。为不同实体创建新的表,然后通过连接进行查询。

  • 内连接
    典型的连接运算,使用像 = 或 <> 之类的比较运算符,包括相等连接和自然连接。
    内连接使用比较运算符根据每个表共有的列的值匹配两个表中的行。例如,检索 students和courses表中学生标识号相同的所有行。

  • 外连接
    外连接可以是左向外连接、右向外连接或完整外部连接。
    在 FROM子句中指定外联接时,可以由下列几组关键字中的一组指定:

    1. LEFT JOIN或LEFT OUTER JOIN
      左向外连接的结果集包括 LEFT OUTER子句中指定的左表的所有行,而不仅仅是连接列所匹配的行。如果左表的某行在右表中没有匹配行,则在相关联的结果集行中右表的所有选择列表列均为空值。
    2. RIGHT JOIN 或 RIGHT OUTER JOIN
      右向外连接是左向外连接的反向连接。将返回右表的所有行。如果右表的某行在左表中没有匹配行,则将为左表返回空值。
    3. FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN
      完整外部连接返回左表和右表中的所有行。当某行在另一个表中没有匹配行时,则另一个表的选择列表列包含空值。如果表之间有匹配行,则整个结果集行包含基表的数据值。
  • 交叉连接
    交叉连接返回左表中的所有行,左表中的每一行与右表中的所有行组合。交叉连接也称作笛卡尔积。
    FROM 子句中的表或视图可通过内连接或完整外部连接按任意顺序指定;但是,用左或右向外连接指定表或视图时,表或视图的顺序很重要。有关使用左或右向外连接排列表的更多信息,请参见使用外连接。

    1. 内连接
    2. 左连接
    3. 右连接
    4. 完全连接

准备测试数据表

  1. /* 班级表 */
  2. CREATE TABLE `class`(
  3. `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  4. `name` VARCHAR(30),
  5. PRIMARY KEY (`id`)
  6. );
  7. insert into `class` (`name`) values ('高三一班');
  8. insert into `class` (`name`) values ('高三二班');
  9. insert into `class` (`name`) values ('高三三班');
  10. /* 学生表 */
  11. CREATE TABLE `student`(
  12. `id` INT NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  13. `name` VARCHAR(30),
  14. `class_id` INT,
  15. PRIMARY KEY (`id`),
  16. FOREIGN KEY (`class_id`) REFERENCES `class`(`id`)
  17. );
  18. insert into `student` (`name`, `class_id`) values ('张三', '1');
  19. insert into `student` (`name`, `class_id`) values ('李四', '2');
  20. insert into `student` (`name`, `class_id`) values ('王五', '3');
  21. insert into `student` (`name`, `class_id`) values ('赵六', '2');
  22. insert into `student` (`name`, `class_id`) values ('钱七', '1');

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。

  1. 隐式的交叉连接,没有CROSS JOIN

    1. SELECT * FROM `student`,`class` WHERE `student`.`id` = 1;
  2. 显式的交叉连接,使用CROSS JOIN

    1. SELECT * FROM `student` CROSS JOIN `class` WHERE `student`.`id` = 1;

    语句1和语句2的结果是相同的,查询结果如下:

    1. SELECT * FROM `student`,`class` WHERE `student`.`id` = 1;
    2. +----+--------+----------+----+--------------+
    3. | id | name | class_id | id | name |
    4. +----+--------+----------+----+--------------+
    5. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
    6. | 1 | 张三 | 1 | 2 | 高三二班 |
    7. | 1 | 张三 | 1 | 3 | 高三三班 |
    8. +----+--------+----------+----+--------------+
    9. 3 rows in set (0.01 sec)

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。(所谓的连接表就是数据库在做查询形成的中间表)。

  1. 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。
    1. SELECT * FROM `student`,`class` WHERE `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  2. 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。
    1. SELECT * FROM `student` INNER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
    语句1和语句2的结果是相同的,查询结果如下:
    1. +----+--------+----------+----+--------------+
    2. | id | name | class_id | id | name |
    3. +----+--------+----------+----+--------------+
    4. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
    5. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
    6. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
    7. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
    8. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
    9. +----+--------+----------+----+--------------+
    10. 5 rows in set (0.00 sec)

外连接(OUTER JOIN)

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)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:

  1. 左外连接还返回左表中不符合连接条件但符合查询条件的数据行。
  2. 右外连接还返回右表中不符合连接条件但符合查询条件的数据行。
  3. 全外连接还返回左表中不符合连接条件但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

左外连接(LEFT OUTER JOIN)

  1. SELECT * FROM `student` LEFT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. +------+--------+----------+----+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +------+--------+----------+----+--------------+
  4. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  6. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  7. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  8. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  9. +------+--------+----------+----+--------------+
  10. 5 rows in set (0.00 sec)

右外连接(RIGHT OUTER JOIN)

  1. SELECT * FROM `student` RIGHT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. +----+--------+----------+------+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +----+--------+----------+------+--------------+
  4. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  6. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  7. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  8. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  9. +----+--------+----------+------+--------------+
  10. 5 rows in set (0.00 sec)

WHERE条件独立

  1. SELECT * FROM `student` LEFT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id` WHERE `student`.`name` <> '张三';
  1. +----+--------+----------+------+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +----+--------+----------+------+--------------+
  4. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  6. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  7. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  8. +----+--------+----------+------+--------------+
  9. 4 rows in set (0.00 sec)

将WHERE条件放到ON后面

  1. SELECT * FROM `student` LEFT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id` AND `student`.`name` <> '张三';
  1. +----+--------+----------+------+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +----+--------+----------+------+--------------+
  4. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  6. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  7. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  8. | 1 | 张三 | 1 | NULL | NULL |
  9. +----+--------+----------+------+--------------+
  10. 5 rows in set (0.00 sec)

从上面两句SQL查询的结果来看,显然是不相同的,上一句SQL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。

全外连接(FULL OUTER JOIN)

  1. SELECT * FROM `student` FULL OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;

注意:MySQL是不支持全外的连接的,上面给出的写法适合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。

  1. SELECT * FROM `student` LEFT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`
  2. UNION
  3. SELECT * FROM `student` RIGHT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. +------+--------+----------+------+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +------+--------+----------+------+--------------+
  4. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  6. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  7. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  8. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  9. +------+--------+----------+------+--------------+
  10. 5 rows in set (0.01 sec)

UNION 组合查询

UNION 可以将多个查询组合在一起返回。
参考上面的SQL语句, UNION 可以去掉重复的数据,如果不需要去掉重复的数据可以使用 UNION ALL

  1. SELECT * FROM `student` LEFT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`
  2. UNION ALL
  3. SELECT * FROM `student` RIGHT OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. +------+--------+----------+------+--------------+
  2. | id | name | class_id | id | name |
  3. +------+--------+----------+------+--------------+
  4. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
  5. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  6. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  7. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  8. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  9. | 1 | 张三 | 1 | 1 | 高三一班 |
  10. | 2 | 李四 | 2 | 2 | 高三二班 |
  11. | 3 | 王五 | 3 | 3 | 高三三班 |
  12. | 4 | 赵六 | 2 | 2 | 高三二班 |
  13. | 5 | 钱七 | 1 | 1 | 高三一班 |
  14. +------+--------+----------+------+--------------+
  15. 10 rows in set (0.00 sec)

联合连接(UNION JOIN)

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。

  1. /*该语句没有执行环境,无法执行*/
  2. SELECT * FROM `student` UNION JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. /*DB2数据库下的等价实现*/
  2. SELECT * FROM `student` FULL OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`
  3. EXCEPT
  4. SELECT * FROM `student` INNER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;
  1. /*Oracle数据库下的等价实现*/
  2. SELECT * FROM `student` FULL OUTER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`
  3. MINUS
  4. SELECT * FROM `student` INNER JOIN `class` ON `student`.`class_id` = `class`.`id`;

自然连接(NATURAL INNER JOIN)

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。

SQL查询的基本原理:

  1. 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;
  2. 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;
  3. 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。

ON后面的条件(ON条件)和WHERE条件的区别

  • ON条件:是过滤两个连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

总结

https://static.yeskery.com/blog/images/2017/11/SQL_JOINS_small.jpg

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:

  1. SELECT T1.C1,T2.CX,T3.CY
  2. FROM TAB1 T1
  3. INNER JOIN TAB2 T2 ON (T1.C1=T2.C2)
  4. INNER JOIN TAB3 T3 ON (T1.C1=T2.C3)
  5. LEFT OUTER JOIN TAB4 ON(T2.C2=T3.C3);
  6. WHERE T1.X >T3.Y;

上面这个SQL查询是多表连接的一个示范。

本文部分内容来自:

  1. https://baike.baidu.com/item/%E8%BF%9E%E6%8E%A5%E6%9F%A5%E8%AF%A2
  2. http://www.jb51.net/article/39432.htm

评论

发表评论 点击刷新验证码

提示

该功能暂未开放