神奇的 SQL 之谓词 → 难理解的 EXISTS

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前言

  开心一刻

我就要飞的更高,飞的更高,啊!

谓词

  SQL 中的谓词指的是:返回值是逻辑值的函数。另一个人都都知道函数的返回值有可能性是数字、字符串可能性日期等等,但谓词的返回值完整性是逻辑值(TRUE/FALSE/UNKNOW),谓词是类似特殊的函数。关于逻辑值,都可不还都可以查看:神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

  SQL 中的谓词有所以有,如 =、>、<、<> 等,另一个人都都来看看 SQL 具体有那些常用的谓词

  比较谓词

    创建表与初始化数据

-- 1、表创建并初始化数据
DROP TABLE IF EXISTS tbl_student;
CREATE TABLE tbl_student (
  id INT(8) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  sno VARCHAR(12) NOT NULL COMMENT '学号',
    name VARCHAR(5) NOT NULL COMMENT '姓名',
    age TINYINT(3) NOT NULL COMMENT '年龄',
  sex TINYINT(1) NOT NULL COMMENT '性别,1:男,2:女',
  PRIMARY KEY (id)
);
INSERT INTO tbl_student(sno,name,age,sex) VALUES
('2019010007001','李小龙',21,1),
('2019010007002','王祖贤',16,2),
('201901000100003','林青霞',17,2),
('201901000100004','李嘉欣',15,2),
('2019010009005','周润发',20,1),
('2019010009006','张国荣',18,1);

DROP TABLE IF EXISTS tbl_student_class;
CREATE TABLE tbl_student_class (
  id int(8) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  sno varchar(12) NOT NULL COMMENT '学号',
  cno varchar(5) NOT NULL COMMENT '班级号',
  cname varchar(20) NOT NULL COMMENT '班级名',
  PRIMARY KEY (`id`)
) COMMENT='学生班级表';
INSERT INTO tbl_student_class VALUES 
('1', '2019010007001', '010007', '影视7班'),
('2', '2019010007002', '010007', '影视7班'),
('3', '201901000100003', '010008', '影视8班'),
('4', '201901000100004', '010008', '影视8班'),
('5', '2019010009005', '010009', '影视9班'),
('6', '2019010009006', '010009', '影视9班');

SELECT * FROM tbl_student;
SELECT * FROM tbl_student_class;

    相信另一个人都都对 =、>、<、<>(!=)等比较运算符都非常熟悉,它们的正式名称所以比较谓词,使用示类似下

-- 比较谓词示例
SELECT * FROM tbl_student WHERE name = '王祖贤';
SELECT * FROM tbl_student WHERE age > 18;
SELECT * FROM tbl_student WHERE age < 18;
SELECT * FROM tbl_student WHERE age <> 18;
SELECT * FROM tbl_student WHERE age <= 18;

  LIKE

    当另一个人都都想用 SQL 做类似 简单的模糊查询时,也有用到 LIKE 谓词,分为 前一致、中一致和后一致,使用示类似下

-- LIKE谓词
SELECT * FROM tbl_student WHERE name LIKE '李%';         -- 前一致
SELECT * FROM tbl_student WHERE name LIKE '%青%';        -- 中一致
SELECT * FROM tbl_student WHERE name LIKE '青%';        -- 后一致

    可能性name字段上建了索引,那么前一致会利用索引;而中一致、后一致会走全表扫描。

  BETWEEN

    当另一个人都都想进行范围查询时,往往会用到 BETWEEN 谓词,示类似下

-- BETWEEN谓词
SELECT * FROM tbl_student WHERE age BETWEEN 15 AND 22;
SELECT * FROM tbl_student WHERE age NOT BETWEEN 15 AND 22;

    BETWEEN  和它那我的第另另4个多 AND 组成另另4个多范围条件;BETWEEN 会蕴含临界值 15 和 22

SELECT * FROM tbl_student WHERE age BETWEEN 15 AND 22;
-- 等价于
SELECT * FROM tbl_student WHERE age >= 15 AND age <= 22;

    若你会蕴含临界值,那就须要那么写了

SELECT * FROM tbl_student WHERE age > 15 AND age < 22;

  IS NULL 和 IS NOT NULL

    NULL 的水很深,具体可看:神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

  IN

    有那我另另4个多需求:查询出年龄等于 15、18以及20的学生,另一个人都都会用 OR 来查

-- OR
SELECT * FROM tbl_student WHERE age = 15 OR age = 18 OR age = 20;

    用 OR 来查没问题报告 ,之后 有类似 严重不足,可能性取舍的对象很深,SQL会变得那么长,阅读性会那么差。所以有另一个人都都都可不还都可以用 IN 来代替

-- IN
SELECT * FROM tbl_student WHERE age IN(15,18,20);

    IN 有类似类似 谓词那么的使用土办法:使用子查询作为其参数,类似 在平时项目中也是用的非常多的,类似:查询出影视7班的学生信息

-- IN实现,但不推荐
SELECT * FROM tbl_student 
WHERE sno IN (
    SELECT sno FROM tbl_student_class 
    WHERE cname = '影视7班'
); 

-- 联表查,推荐
SELECT ts.* FROM
tbl_student_class tsc LEFT JOIN tbl_student ts ON tsc.sno = ts.sno
WHERE tsc.cname = '影视7班';

    所以有情况下,IN 是都可不还都可以用联表查询来替换的

EXISTS

  EXISTS也是 SQL 谓词,但平时用的很深,也有说适用场景少,所以它不好驾驭,另一个人都都用不好它。它用法与类似 谓词不一样,之后 不好理解,另外所以有情况下当另一个人都都用 IN 来替代它了。

  理论篇

    在真正讲解 EXSITS 示例那我,另一个人都都先来了解下理论知识:实体的阶层 、全称量化与处在量化

    实体的阶层

      SQL 严格区分阶层,那么跨阶层操作。就用另一个人都都常用的谓词来举例,同样是谓词,之后 与 = 、BETWEEN 等相比,EXISTS 的用法还是大不相同的。概括来说,区别在于“谓词的参数都可不还都可以取那些值”;“x = y”或 “x BETWEEN y ” 等谓词都可不还都可以取的参数是像 “21” 可能性 “李小龙” 那我的单一值,另一个人都都称之为标量值,而 EXISTS 都可不还都可以取的参数究竟是那些呢?从下面这条 SQL 的话来看,EXISTS 的参数不像是单一值

SELECT * FROM tbl_student ts
WHERE EXISTS (
    SELECT * FROM tbl_student_class tsc
    WHERE ts.sno = tsc.sno
);

      另一个人都都都可不还都可以看出 EXISTS 的参数是行数据的集合。并不一定那么说,是可能性无论子查询中取舍那些样的列,对于 EXISTS 来说也有一样的。在 EXISTS 的子查询里, SELECT 子句的列表都可不还都可以有下面类似式写法。

1. 通配符:SELECT *
2. 常量:SELECT '1'
3. 列名:SELECT tsc.id

      也所以说如下 3 条 SQL 查到的结果是一样的

      用个图来概括下一般的谓词与 EXISTS 的区别

 

      从上图另一个人都都知道,EXISTS 的特殊性在于输入值的阶数(输出值和类似 谓词一样,也有逻辑值)。谓词逻辑中,根据输入值的阶数对谓词进行分类。= 可能性 BETWEEEN 等输入值为一行的谓词叫作“一阶谓词”,而像 EXISTS 那我输入值为行的集合的谓词叫作 “二阶谓词”。关于 “阶” ,有兴趣的都可不还都可以区看我的另一篇博客:神奇的 SQL 之层级 → 为那些 GROUP BY 那我那么直接引用原表中的列

    全称量化和处在量化

      谓词逻辑蕴含量词(限量词、数量词)类似特殊的谓词。另一个人都都都可不还都可以用它们来表达类似 那我的命题:“所有的 x 都满足条件 P” 可能性 “处在(合适另另4个多)满足条件 P 的 x ”,前者称为“全称量词”,后者称为“处在量词”,分别记作 ∀(A的下倒)、∃(E的左倒)。

      SQL 中的 EXISTS 谓词实现了谓词逻辑中的处在量词,然而遗憾的是, SQL 却并那么实现全称量词。之后 那么全称量词并不与非 SQL 的致命严重不足,可能性全称量词和处在量词若果定义了另另4个多,那我就都可不还都可以被推导出来。具体都可不还都可以参考下面类似 等价改写的规则(德·摩根定律)。

∀ x P x = ¬ ∃ x ¬P(所有的 x 都满足条件 P =不处在不满足条件 P 的 x )

∃ x P x = ¬ ∀ x ¬Px(处在 x 满足条件 P =并不所有的 x 也有满足条件 P)

      之后 在 SQL 中,为了表达全称量化,须要将"所有的行都满足条件P" 那我的命题转打上去 "不处在不满足条件 P 的行"

  实践篇

    底下的理论篇,另一个人都都看完那我可能性还是有点晕,另一个人都都结合具体的实际案例来看看 EXISTS 的妙用

    查询表中“不”处在的数据

      底下的 tbl_student中的学生都分配到了具体的班级,假设新来了另另4个多学生(刘德华、张家辉),另一个人都都暂时还未被分配到班级,另一个人都都怎么才能 才能 将另一个人都都查询出来(查询未被分配到班级的学生信息)。

-- 新来、未被分配到班级的学生
INSERT INTO tbl_student(sno,name,age,sex) VALUES
('201906100010','刘德华',55,1),
('201906100011','张家辉',46,1);

      另一个人都都最容易想到的 SQL 肯定是下面这条

-- NOT IN 实现
SELECT * FROM tbl_student WHERE sno NOT IN(SELECT sno FROM tbl_student_class);

      并不一定用 NOT EXISTS 也是都可不还都可以实现的

-- NOT EXISTS 实现
SELECT * FROM tbl_student ts
WHERE NOT EXISTS (
    SELECT * FROM tbl_student_class tsc WHERE ts.sno = tsc.sno
);

    全称量化 :习惯 “肯定 ⇔ 双重否定” 之间的转换

      EXISTS 谓词来表达全称量化,这是EXISTS 的用法中很具有代表性的另另4个多用法。之后 须要另一个人都都打破常规思维,习惯从全称量化 “所有的行都××” 到其双重否定 “不××的行一行也有处在” 的转换。

      假设另一个人都也有学生成绩表:tbl_student_score

-- 学生成绩表
DROP TABLE IF EXISTS tbl_student_score;
CREATE TABLE tbl_student_score (
  id INT(8) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
  sno VARCHAR(12) NOT NULL COMMENT '学号',
    subject VARCHAR(5) NOT NULL COMMENT '课程',
    score TINYINT(3) NOT NULL COMMENT '分数',
  PRIMARY KEY (id)
);
INSERT INTO tbl_student_score(sno,subject,score) VALUES
('2019010007001','数学',1000),
('2019010007001','语文',1000),
('2019010007001','物理',1000),
('201901000100003','数学',1000),
('201901000100003','语文',95),
('2019010009006','数学',40),
('2019010009006','语文',90),
('201906100011','数学',1000);

SELECT * FROM tbl_student_score;

      1、查询出“所有科目分数也有 1000 分以上的学生”

        2019010007001、201901000100003、201906100011 类似 个多多学生满足条件,另一个人都都须要将这 3 个学生查出来,类似 SQL 该怎么才能 才能 写? 另一个人都都须要转换下命题,将查询条件“所有科目分数也有 1000 分以上” 转打上去它的双重否定 “那么另另4个多科目分数不满 1000 分”,之后 用 NOT EXISTS 来表示转换后的命题

-- 那么另另4个多科目分数不满 1000 分
SELECT DISTINCT sno
FROM tbl_student_score tss1
WHERE NOT EXISTS -- 不处在满足以下条件的行
(    SELECT * FROM tbl_student_score tss2
    WHERE tss2.sno = tss1.sno
    AND tss2.score < 1000    -- 分数不满1000 分的科目
);

      2、查询出“数学分数在 1000 分以上(蕴含1000)且语文分数在 1000 分以上(蕴含)的学生”

        结果应该是学号分别为 2019010007001、201901000100003 的学生。像那我的需求,另一个人都也有实际业务中应该会突然遇到,之后 乍一看可能性会并不一定不太像是全称量化的条件。可能性改成下面那我的说法,可能性另一个人都都一下子就能明白它是全称量化的命题了。

"某个学生的所有行数据中,可能性科目是数学,则分数在 1000 分以上;可能性科目是语文,则分数在 1000 分以上。"

        另一个人都都再转打上去它双重否定:某个学生的所有行数据中,可能性科目是数学,则分数不低于 1000;可能性科目是语文,则分数不低于 1000 ;另一个人都都都可不还都可以按照如下顺序写出另一个人都都你会的 SQL

-- 1、CASE 表达式,肯定
CASE WHEN subject = '数学' AND score >= 1000 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score >= 1000 THEN 1
        ELSE 0 
END;

-- 2、CASE 表达式,单重否定(打上去 NOT EXISTS才算双重)
CASE WHEN subject = '数学' AND score < 1000 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score < 1000 THEN 1
    ELSE 0 
END;

-- 3、结果蕴含了 201906100011 的 SQL 
SELECT DISTINCT sno
FROM tbl_student_score tss1
WHERE subject IN ('数学', '语文')
AND NOT EXISTS
(
    SELECT *FROM tbl_student_score tss2
    WHERE tss2.sno = tss1.sno
    AND 1 = CASE WHEN subject = '数学' AND score < 1000 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 1000 THEN 1
                        ELSE 0 
                    END
);

-- 4、201906100011 那么语文成绩,剔除掉
SELECT sno
FROM tbl_student_score tss1
WHERE subject IN ('数学', '语文')
AND NOT EXISTS
(
    SELECT * FROM tbl_student_score tss2
    WHERE tss2.sno = tss1.sno
    AND 1 = CASE WHEN subject = '数学' AND score < 1000 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 1000 THEN 1
                        ELSE 0 
                        END
)
GROUP BY sno
HAVING COUNT(*) = 2; -- 须要两门科目也有分数

    关于 EXISTS 的案例有所以有,这里就不再举例了,有兴趣的小伙伴都可不还都可以看看:SQL 中的 EXISTS 到底做了那些?

    可能性另一个人都都想掌握 EXISTS,希望另一个人都都多看看 EXISTS 的案例,看完了你就会发现其中的通性:那些场景适合用 EXISTS。

总结

  1、SQL 中的谓词分类似:一阶谓词和二阶谓词(EXISTS),区别主要在于接收的参数不同,一阶谓词接收的是 行,而二阶谓词接收的是 行的集合;

  2、SQL 中那么与全称量词相当的谓词,都可不还都可以使用 NOT EXISTS 代替;

  3、EXISTS 并不一定难用(也有不好用,所以不需要用),主所以全称量词的命题转换(肯定 ⇔ 双重否定)比较难(楼主也懵!)。实际工作中往往会舍弃 EXISTS,寻找它的替代土办法,可能性是 SQL 的替代,也可能性是业务方面的转换,所以有说,EXISTS 掌握不了没关系,当然,能掌握那是最好了;

参考

  《SQL基础教程》

  《SQL进阶教程》