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詳解SQL集合運算

阿新 • • 發佈：2017-05-30
例子 問題 from 創建數據庫 推薦 謂詞 和集 ransac alt

閱讀目錄

  • 概述：
  • 一、集合運算
  • 二、UNION（並集）集合運算
  • 三、INTERSECT（交集）集合運算
  • 四、EXCEPT（差集）集合運算
  • 五、集合運算的優先級
  • 六、特殊處理
  • 七、練習題

以前總是追求新東西，發現基礎才是最重要的，今年主要的目標是精通SQL查詢和SQL性能優化。

本系列【T-SQL基礎】主要是針對T-SQL基礎的總結。

【T-SQL基礎】01.單表查詢-幾道sql查詢題

【T-SQL基礎】02.聯接查詢

【T-SQL基礎】03.子查詢

【T-SQL基礎】04.表表達式-上篇

【T-SQL基礎】04.表表達式-下篇

【T-SQL基礎】05.集合運算

【T-SQL基礎】06.透視、逆透視、分組集

【T-SQL基礎】07.數據修改

【T-SQL基礎】08.事務和並發

【T-SQL基礎】09.可編程對象

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【T-SQL進階】01.好用的SQL TVP~~獨家贈送[增-刪-改-查]的例子

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【T-SQL性能調優】01.TempDB的使用和性能問題

【T-SQL性能調優】02.Transaction Log的使用和性能問題

【T-SQL性能調優】03.執行計劃

【T-SQL性能調優】04.死鎖分析

持續更新......歡迎關註我！

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概述：

本篇主要是對集合運算中並集、交集、差集運算基礎的總結。

集合運算包含四種：

　　1.並集運算

　　2.交集運算

　　3.差集運算

下面是集合運算的思維導圖：

技術分享

為什麽使用集合運算：

1.在集合運算中比聯接查詢和EXISTS/NOT EXISTS更方便。

在閱讀下面的章節時，我們可以先把環境準備好，以下的SQL腳本可以幫助大家創建數據庫，創建表，插入數據。

下載腳本文件：TSQLFundamentals2008.zip

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一、集合運算

1.集合運算

（1）對輸入的兩個集合或多集進行的運算。

（2）多集：由兩個輸入的查詢生成的可能包含重復記錄的中間結果集。

（3）T-SQL支持三種集合運算：並集（UNION）、交集（INTERSECT)、差集（EXCEPT）

2.語法

集合運算的基本格式：

輸入的查詢1

<集合運算符>

輸入的查詢2

[ORDER BY]

3.要求

（1）輸入的查詢不能包含ORDER BY字句；

（2）可以為整個集合運算結果選擇性地增加一個ORDER BY字句；

（3）每個單獨的查詢可以包含所有邏輯查詢處理階段（處理控制排列順序的ORDER BY字句）；

（4）兩個查詢 必須包含相同的列數；

（5）相應列必須具有兼容的數據類型。兼容個的數據類型：優先級較低的數據類型必須能隱式地轉換為較高級的數據類型。比如輸入的查詢1的第一列為int類型，輸入的查詢2的第一列為float類型，則較低的數據類型int類型可以隱式地轉換為較高級float類型。如果輸入的查詢1的第一列為char類型，輸入的查詢2的第一列為datetime類型，則會提示轉換失敗：從字符串轉換日期和/或時間時，轉換失敗；

（6）集合運算結果中列名由輸入的查詢1決定，如果要為結果分配結果列，應該在輸入的查詢1中分配相應的別名；

（7）集合運算時，對行進行進行比較時，集合運算認為兩個NULL相等；

（8）UNION支持DISTINCT和ALL。不能顯示指定DISTINCT字句，如果不指定ALL，則默認使用DISTINCT；

（9）INTERSET和EXCEPT默認使用DISTINCT，不支持ALL。

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二、UNION（並集）集合運算

1.並集的文氏圖

並集：兩個集合的並集是一個包含集合A和B中所有元素的集合。

圖中陰影區域代表集合A與集合B的並集

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2.UNION ALL集合運算

（1）假設Query1返回m行，Query2返回n行，則Query1 UNION ALL Query2返回（m+n）行；

（2）UNION ALL 不會刪除重復行，所以它的結果就是多集，而不是真正的集合；

（3）相同的行在結果中可能出現多次。

3.UNION DISTINCT集合運算

（1）假設Query1返回m行，Query2返回n行，Query1和Query2有相同的h行，則Query1 UNION Query2返回（m+n-h）行；

（2）UNION 會刪除重復行，所以它的結果就是集合；

（3）相同的行在結果中只出現一次。

（4）不能顯示指定DISTINCT字句，如果不指定ALL，則默認使用DISTINCT。

（5）當Query1與Query2比較某行記錄是否相等時，會認為取值為NULL的列是相等的列。

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三、INTERSECT（交集）集合運算

1.交集的文氏圖

交集：兩個集合（記為集合A和集合B）的交集是由既屬於A，也屬於B的所有元素組成的集合。

圖中陰影區域代表集合A與集合B的交集

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2.INTERSECT DISTINCT集合運算

（1）假設Query1返回 m 行，Query2返回 n 行，Query1和Query2有相同的 h 行，則Query1 INTERSECT Query2返回 h 行；

（2）INTERSECT集合運算在邏輯上首先刪除兩個輸入多集中的重復行（把多集變為集合），然後返回只在兩個集合中都出現的行；

（3）INTERSECT 會刪除重復行，所以它的結果就是集合；

（4）相同的行在結果中只出現一次。

（5）不能顯示指定DISTINCT字句，如果不指定ALL，則默認使用DISTINCT。

（6）當Query1與Query2比較某行記錄是否相等時，會認為取值為NULL的列是相等的列。

（7）用內聯接或EXISTS謂詞可以代替INTERSECT集合運算，但是必須對NULL進行處理，否則這兩種方法對NULL值進行比較時，比較結果都是UNKNOWN，這樣的行會被過濾掉。

3.INTERSECT ALL集合運算

（1）ANSI SQL支持帶有ALL選項的INTERSECT集合運算，但SQL Server2008現在還沒有實現這種運算。後面會提供一種用於T-SQL實現的替代方案；

（2）假設Query1返回 m 行，Query2返回 n 行，如果行R在Query1中出現了x次，在Query2中出現了y次，則行R應該在INTERSECT ALL運算之後出現minimum(x，y)次。

下面提供用於T-SQL實現的INTERSECT ALL集合運算：公用表表達式 + 排名函數

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 WITH INTERSECT_ALL AS ( SELECT ROW_NUMBER() OVER ( PARTITION BY country, region, city ORDER BY ( SELECT 0 ) ) AS rownum , country , region , city FROM HR.Employees INTERSECT SELECT ROW_NUMBER() OVER ( PARTITION BY country, region, city ORDER BY ( SELECT 0 ) ) AS rownum , country , region , city FROM Sales.Customers ) SELECT country , region , city FROM INTERSECT_ALL

結果如下：

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其中UK NULL London有四個重復行，

在排序函數的OVER字句中使用 ORDER BY ( SELECT <常量> )可以告訴SQL Server不必在意行的順序。

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四、EXCEPT（差集）集合運算

1.差集的文氏圖

差集：兩個集合（記為集合A和集合B）的由屬於集合A，但不屬於集合B的所有元素組成的集合。

圖中陰影區域代表集合A與集合B的差集

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2.EXCEPT DISTINCT集合運算

（1）假設Query1返回 m 行，Query2返回 n 行，Query1和Query2有相同的 h 行，則Query1 INTERSECT Query2返回 m - h 行,而Query2 INTERSECT Query1 返回 n - h 行

（2）EXCEPT集合運算在邏輯上先刪除兩個輸入多集中的重復行（把多集轉變成集合），然後返回只在第一個集合中出現，在第二個集合眾不出現所有行。

（3）EXCEPT 會刪除重復行，所以它的結果就是集合；

（4）EXCEPT是不對稱的，差集的結果取決於兩個查詢的前後關系。

（5）相同的行在結果中只出現一次。

（6）不能顯示指定DISTINCT字句，如果不指定ALL，則默認使用DISTINCT。

（7）當Query1與Query2比較某行記錄是否相等時，會認為取值為NULL的列是相等的列。

（8）用左外聯接或NOT EXISTS謂詞可以代替INTERSECT集合運算，但是必須對NULL進行處理，否則這兩種方法對NULL值進行比較時，比較結果都是UNKNOWN，這樣的行會被過濾掉。

3.EXCEPT ALL集合運算

（1）ANSI SQL支持帶有ALL選項的EXCEPT集合運算，但SQL Server2008現在還沒有實現這種運算。後面會提供一種用於T-SQL實現的替代方案；

（2）假設Query1返回 m 行，Query2返回 n 行，如果行R在Query1中出現了x次，在Query2中出現了y次,且x>y，則行R應該在EXCEPT ALL運算之後出現 x - y 次。

下面提供用於T-SQL實現的EXCEPT ALL集合運算：公用表表達式 + 排名函數

+ View Code

結果如下：

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五、集合運算的優先級

1.INTERSECT>UNION=EXCEPT

2.首先計算INTERSECT,然後從左到右的出現順序依次處理優先級的相同的運算。

3.可以使用圓括號控制集合運算的優先級，它具有最高的優先級。

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六、特殊處理

1.只有ORDER BY能夠直接應用於集合運算的結果；

2.其他階段如表運算符、WHERE、GROUP BY、HAVING等，不支持直接應用於集合運算的結果，這個時候可以使用表表達式來避開這一限制。如根據包含集合運算的查詢定義個表表達式，然後在外部查詢中對表表達式應用任何需要的邏輯查詢處理；

3.ORDER BY字句不能直接應用於集合運算中的單個查詢，這個時候可以TOP+ORDER BY字句+表表達式來避開這一限制。如定義一個基於該TOP查詢的表表達式，然後通過一個使用這個表表達式的外部查詢參與集合運算。

　　

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七、練習題

1.寫一個查詢，返回在2008年1月有訂單活動，而在2008年2月沒有訂單活動的客戶和雇員。

期望結果：

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方案一：EXCEPT

（1）先用查詢1查詢出2008年1月份有訂單活動的客戶和雇員

（2）用查詢2查詢2008年2月份客戶的訂單活動的客戶和雇員

（3）用差集運算符查詢2008年1月有訂單活動而2008年2月沒有訂單活動的客戶和雇員

+ View Code

方案二：NOT EXISTS

必須保證custid，empid不能為null，才能用NOT EXISTS進行查詢，如果custid或empid其中有null值存在，則不能用NOT EXISTS進行查詢，因為比較NULL值的結果是UNKNOWN，這樣的行用NOT EXISTS查詢返回的子查詢的行會被過濾掉，所以最後的外查詢會多出NULL值的行，最後查詢結果中會多出NULL值的行。

+ View Code

如果我往Sales.Orders表中插入兩行數據：

插入cutid=NULL,empid=1,orderdate=‘20080101‘

+ View Code

插入cutid=NULL,empid=1,orderdate=‘20080201‘

+ View Code

用方案一查詢出來結果為50行，會把cutid=NULL,empid=1的行過濾掉

用方案二查詢出來結果為51行，不會把cutid=NULL,empid=1的行過濾掉

用下面的方案可以解決上面的問題，需要處理cutid=NULL,或者empid=null的情況。返回50行

+ View Code

2.寫一個查詢，返回在2008年1月和在2008年2月都有訂單活動的客戶和雇員。

期望結果：

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方案一：INTERSECT

（1）先用查詢1查詢出2008年1月份有訂單活動的客戶和雇員

（2）用查詢2查詢2008年2月份客戶的訂單活動的客戶和雇員

（3）用交集運算符查詢2008年1月和2008年2月都有訂單活動的客戶和雇員

+ View Code

方案二：EXISTS

必須保證custid，empid不能為null，才能用EXISTS進行查詢，如果custid或empid其中有null值存在，則不能用EXISTS進行查詢，因為比較NULL值的結果是UNKNOWN，這樣的行用EXISTS查詢返回的子查詢的行會被過濾掉，所以最後的外查詢會少NULL值的行，最後查詢結果中會少NULL值的行。

+ View Code

如果我往Sales.Orders表中插入兩行數據：

插入cutid=NULL,empid=1,orderdate=‘20080101‘

插入cutid=NULL,empid=1,orderdate=‘20080201‘

用方案一查詢出來結果為6行，不會把cutid=NULL,empid=1的行過濾掉

用方案二查詢出來結果為5行，會把cutid=NULL,empid=1的行過濾掉

用下面的方案可以解決上面的問題，需要處理cutid=NULL,或者empid=null的情況。返回6行。

+ View Code

3.寫一個查詢，返回在2008年1月和在2008年2月都有訂單活動，而在2007年沒有訂單活動的客戶和雇員

期望結果：

技術分享

方案一：INTERSECT + EXCEPT

+ View Code

方案二：EXISTS + NOT EXISTS

+ View Code

參考資料：

《SQL2008技術內幕：T-SQL語言基礎》


作　　者： Jackson0714
出　　處：http://www.cnblogs.com/jackson0714/
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