神奇的 SQL 之谓词 → 难理解的 EXISTS

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前言

  开心一刻

我让你飞的更高,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。同类 人知道函数的返回值有日后是数字、字符串日后日期等等,但谓词的返回值删剪是逻辑值(TRUE/FALSE/UNKNOW),谓词是本身生活特殊的函数。关于逻辑值,可能够够查看:神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

  SQL 中的谓词有本来,如 =、>、<、<> 等,同类 人来看看 SQL 具体有哪几个常用的谓词

  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
('201903007001','李小龙',21,1),
('201903007002','王祖贤',16,2),
('20190300300003','林青霞',17,2),
('20190300300004','李嘉欣',15,2),
('201903009005','周润发',20,1),
('201903009006','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', '201903007001', '03007', '影视7班'),
('2', '201903007002', '03007', '影视7班'),
('3', '20190300300003', '03008', '影视8班'),
('4', '20190300300004', '03008', '影视8班'),
('5', '201903009005', '03009', '影视9班'),
('6', '201903009006', '03009', '影视9班');

SELECT * FROM tbl_student;
SELECT * FROM tbl_student_class;

    相信同类 人对 =、>、<、<>(!=)等比较运算符都非常熟悉,它们的正式名称本来比较谓词,使用示同类下

-- 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

    当同类 人想用 SQL 做同类 简单的模糊查询时,后该用到 LIKE 谓词,分为 前一致、中一致和后一致,使用示同类下

-- 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

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

  BETWEEN

    当同类 人想进行范围查询时,往往会用到 BETWEEN 谓词,示同类下

-- 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  和它日后的第有有有有一一有一个 AND 组成有有有有一一有一个范围条件;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;

    若让你蕴含临界值,那就时要没人 写了

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

  IS NULL 和 IS NOT NULL

    NULL 的水深一点,具体可看:神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

  IN

    有另有有有一一有一个有有有有一一有一个需求:查询出年龄等于 15、18以及20的学生,同类 人会用 OR 来查

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

    用 OR 来查没问题,或者 有同类 匮乏,日后选用的对象没人 来越多,SQL会变得没人 长,阅读性会没人 差。本来同类 人可能够够用 IN 来代替

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

    IN 本身生活生活同类 谓词没人 的使用最好的土办法:使用子查询作为其参数,你同类 在平时项目中也是用的非常多的,同类: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';

    本来情況下,IN 是可能够够用联表查询来替换的

EXISTS

  EXISTS也是 SQL 谓词,但平时用的没人 来越多,后该说适用场景少,本来它不好驾驭,同类 人用不好它。它用法与同类 谓词不一样,或者 不好理解,另外本来情況下同类 人都用 IN 来替代它了。

  理论篇

    在真正讲解 EXSITS 示例日后,同类 人先来了解下理论知识:实体的阶层 、全称量化与发生量化

    实体的阶层

      SQL 严格区分阶层,可能够够了跨阶层操作。就用同类 人常用的谓词来举例,同样是谓词,或者 与 = 、BETWEEN 等相比,EXISTS 的用法还是大不相同的。概括来说,区别在于“谓词的参数可能够够取哪几个值”;“x = y”或 “x BETWEEN y ” 等谓词可能够够取的参数是像 “21” 日后 “李小龙” 另有有有一一有一个的单一值,同类 人称之为标量值,而 EXISTS 可能够够取的参数究竟是哪几个呢?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
);

      同类 人可能够够看出 EXISTS 的参数是行数据的集合。难能可贵没人 说,是日后无论子查询中选用哪几个样的列,对于 EXISTS 来说后该一样的。在 EXISTS 的子查询里, SELECT 子句的列表可能够够有下面你同类 种生活写法。

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

      也本来说如下 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

 

      从上图同类 人知道,EXISTS 的特殊性在于输入值的阶数(输出值和同类 谓词一样,后该逻辑值)。谓词逻辑中,根据输入值的阶数对谓词进行分类。= 日后 BETWEEEN 等输入值为一行的谓词叫作“一阶谓词”,而像 EXISTS 另有有有一一有一个输入值为行的集合的谓词叫作 “二阶谓词”。关于 “阶” ,有兴趣的可能够够区看我的另一篇博客:神奇的 SQL 之层级 → 为哪几个 GROUP BY 日后可能够够了直接引用原表中的列

    全称量化和发生量化

      谓词逻辑蕴含量词(限量词、数量词)同类特殊的谓词。同类 人可能够够用它们来表达同类 另有有有一一有一个的命题:“所有的 x 都满足条件 P” 日后 “发生(共要 有有有有一一有一个)满足条件 P 的 x ”,前者称为“全称量词”,后者称为“发生量词”,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发生量词,然而遗憾的是, SQL 却并没人 实现全称量词。或者 没人 全称量词无须是是否是 SQL 的致命匮乏,日后全称量词和发生量词或者我定义了有有有有一一有一个,另有有有一一有一个就可能够够被推导出来。具体可能够够参考下面你同类 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 =不发生不满足条件 P 的 x )

∃ x P x = ¬ ∀ x ¬Px(发生 x 满足条件 P =无须所有的 x 后该满足条件 P)

      或者 在 SQL 中,为了表达全称量化,时要将"所有的行都满足条件P" 另有有有一一有一个的命题转加进去 "不发生不满足条件 P 的行"

  实践篇

    后面 的理论篇,同类 人看到日后日后还是很重晕,同类 人结合具体的实际案例来看看 EXISTS 的妙用

    查询表中“不”发生的数据

      后面 的 tbl_student中的学生都分配到了具体的班级,假设新来了有有有有一一有一个学生(刘德华、张家辉),同类 人暂时还未被分配到班级,同类 人怎样将同类 人查询出来(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
('201906300010','刘德华',55,1),
('201906300011','张家辉',46,1);

      同类 人最容易想到的 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);

      随便说说用 NOT EXISTS 也是可能够够实现的

-- 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有有有有一一有一个用法。或者 时要同类 人打破常规思维,习惯从全称量化 “所有的行都××” 到其双重否定 “不××的行一行后该发生” 的转换。

      假设同类 人有学生成绩表: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
('201903007001','数学',3000),
('201903007001','语文',3000),
('201903007001','物理',3000),
('20190300300003','数学',3000),
('20190300300003','语文',95),
('201903009006','数学',40),
('201903009006','语文',90),
('201906300011','数学',3000);

SELECT * FROM tbl_student_score;

      1、查询出“所有科目分数后该 3000 分以上的学生”

        201903007001、20190300300003、201906300011 这有有有有一一有一个学生满足条件,同类 人时要将这 3 个学生查出来,你同类 SQL 该怎样写? 同类 人时要转换下命题,将查询条件“所有科目分数后该 3000 分以上” 转加进去它的双重否定 “没人 有有有有一一有一个科目分数不满 3000 分”,或者 用 NOT EXISTS 来表示转换后的命题

-- 没人



有有有有一一有一个科目分数不满 3000 分
SELECT DISTINCT sno
FROM tbl_student_score tss1
WHERE NOT EXISTS -- 不发生满足以下条件的行
(    SELECT * FROM tbl_student_score tss2
    WHERE tss2.sno = tss1.sno
    AND tss2.score < 3000    -- 分数不满3000 分的科目
);

      2、查询出“数学分数在 3000 分以上(蕴含3000)且语文分数在 3000 分以上(蕴含)的学生”

        结果应该是学号分别为 201903007001、20190300300003 的学生。像另有有有一一有一个的需求,同类 人在实际业务中应该会老要遇到,或者 乍一看日后该随便说说不太像是全称量化的条件。日后改成下面另有有有一一有一个的说法,日后同类 人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,日后科目是数学,则分数在 3000 分以上;日后科目是语文,则分数在 3000 分以上。"

        同类 人再转加进去它双重否定:某个学生的所有行数据中,日后科目是数学,则分数不低于 3000;日后科目是语文,则分数不低于 3000 ;同类 人可能够够按照如下顺序写出同类 人让你的 SQL

-- 1、CASE 表达式,肯定
CASE WHEN subject = '数学' AND score >= 3000 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score >= 3000 THEN 1
        ELSE 0 
END;

-- 2、CASE 表达式,单重否定(加进去去 NOT EXISTS才算双重)
CASE WHEN subject = '数学' AND score < 3000 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score < 3000 THEN 1
    ELSE 0 
END;

-- 3、结果蕴含了 201906300011 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 < 3000 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 3000 THEN 1
                        ELSE 0 
                    END
);

-- 4、201906300011 没人



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 < 3000 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 3000 THEN 1
                        ELSE 0 
                        END
)
GROUP BY sno
HAVING COUNT(*) = 2; -- 时要两门科目后该分数

    关于 EXISTS 的案例有本来,这里就不再举例了,有兴趣的小伙伴可能够够看看:SQL 中的 EXISTS 到底做了哪几个?

    日后同类 人想掌握 EXISTS,希望同类 人多看看 EXISTS 的案例,看到了你就会发现其中的通性:哪几个场景适合用 EXISTS。

总结

  1、SQL 中的谓词分本身生活: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 中没人 与全称量词相当的谓词,可能够够使用 NOT EXISTS 代替;

  3、EXISTS 难能可贵难用(后该不好用,本来不需要用),主本来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,寻找它的替代最好的土办法,日后是 SQL 的替代,也日后是业务方面的转换,本来说,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》