An Introduction to Database System
中国人民大学信息学院数据库系统概论
An Introduction to Database System
第三章 关系数据库标准语言 SQL
(续 1）
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.2 连接查询
连接查询：同时涉及多个表的查询
连接条件或连接谓词：用来连接两个表的条件一般格式：
[<表名 1>.]<列名 1> <比较运算符 > [<表名 2>.]<列名 2>
[<表名 1>.]<列名 1> BETWEEN [<表名 2>.]<列名 2> AND [<表名 2>.]<列名 3>
连接字段：连接谓词中的列名称
连接条件中的各连接字段类型必须是可比的,但名字不必是相同的
An Introduction to Database System
连接操作的执行过程
嵌套循环法 (NESTED-LOOP)
首先在表 1中找到第一个元组,然后从头开始扫描表 2,逐一查找满足连接件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。
表 2全部查找完后,再找表 1中第二个元组,然后再从头开始扫描表 2,逐一查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1中的第二个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。
重复上述操作,直到表 1中的全部元组都处理完毕
An Introduction to Database System
排序合并法 (SORT-MERGE)
常用于 =连接
首先按连接属性对表 1和表 2排序
对表 1的第一个元组,从头开始扫描表 2,顺序查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。 当遇到表 2中第一条大于表 1连接字段值的元组时,对表 2的查询不再继续
An Introduction to Database System
排序合并法
找到表 1的第二条元组,然后从刚才的中断点处继续顺序扫描表 2,查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1
中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。 直接遇到表 2中大于表 1连接字段值的元组时,对表 2的查询不再继续
重复上述操作,直到表 1或表 2中的全部元组都处理完毕为止
An Introduction to Database System
索引连接 (INDEX-JOIN)
对表 2按连接字段建立索引
对表 1中的每个元组,依次根据其连接字段值查询表 2的索引,从中找到满足条件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
一、等值与非等值连接查询
等值连接：连接运算符为 =
[例 33] 查询每个学生及其选修课程的情况
SELECT Student.*,SC.*
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno；
An Introduction to Database System
等值与非等值连接查询（续）
Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept SC.Sno Cno Grade
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 1 92
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 2 85
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 3 88
200215122 刘晨 女 19 CS 200215122 2 90
200215122 刘晨 女 19 CS 200215122 3 80
查询结果：
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等值与非等值连接查询（续）
自然连接：
[例 34] 对 [例 33]用自然连接完成。
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno；
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
二、自身连接
自身连接,一个表与其自己进行连接
需要给表起别名以示区别
由于所有属性名都是同名属性，因此必须使用别名前缀
[例 35]查询每一门课的间接先修课 （ 即先修课的先修课 ）
SELECT FIRST.Cno,SECOND.Cpno
FROM Course FIRST,Course SECOND
WHERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno；
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自身连接（续）
FIRST表 （ Course表 ）
Cno Cname Cpno Ccredit
1 数据库 5 4
2 数学 2
3 信息系统 1 4
4 操作系统 6 3
5 数据结构 7 4
6 数据处理 2
7 PASCAL语言 6 4
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自身连接（续）
Cno Cname Cpno Ccredit
1 数据库 5 4
2 数学 2
3 信息系统 1 4
4 操作系统 6 3
5 数据结构 7 4
6 数据处理 2
7 PASCAL语言 6 4
SECOND表 （ Course表 ）
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自身连接（续）
查询结果：
Cno Pcno
1 7
3 5
5 6
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连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
三、外连接
外连接与普通连接的区别
普通连接操作只输出满足连接条件的元组
外连接操作以指定表为连接主体，将主体表中不满足连接条件的元组一并输出
[例 36] 改写 [例 33]
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student LEFT OUT JOIN SC ON (Student.Sno=SC.Sno)；
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外连接（续）
执行结果：
Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept Cno Grade
200215121 李勇 男 20 CS 1 92
200215121 李勇 男 20 CS 2 85
200215121 李勇 男 20 CS 3 88
200215122 刘晨 女 19 CS 2 90
200215122 刘晨 女 19 CS 3 80
200215123 王敏 女 18 MA NULL NULL
200215125 张立 男 19 IS NULL NULL
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外连接（续）
左外连接
列出左边关系 （ 如本例 Student） 中所有的元组
右外连接
列出右边关系中所有的元组
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连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
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四、复合条件连接
复合条件连接,WHERE子句中含多个连接条件
[例 37]查询选修 2号课程且成绩在 90分以上的所有学生
SELECT Student.Sno,Sname
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND
/* 连接谓词 */
SC.Cno= ‘2’ AND SC.Grade > 90；
/* 其他限定条件 */
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复合条件连接（续）
[例 38]查询每个学生的学号,姓名,选修的课程名及成绩
SELECT Student.Sno,Sname,Cname,Grade
FROM Student,SC,Course /*多表连接 */
WHERE Student.Sno = SC.Sno
and SC.Cno = Course.Cno；
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3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
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嵌套查询 (续 )
嵌套查询概述
一个 SELECT-FROM-WHERE语句称为一个 查询块
将一个查询块嵌套在另一个查询块的 WHERE子句或 HAVING短语的条件中的查询称为 嵌套查询
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嵌套查询 (续 )
SELECT Sname /*外层查询 /父查询 */
FROM Student
WHERE Sno IN
（ SELECT Sno /*内层查询 /子查询 */
FROM SC
WHERE Cno= ' 2 '）；
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嵌套查询 (续 )
子查询的限制
不能使用 ORDER BY子句
层层嵌套方式反映了 SQL语言的结构化
有些嵌套查询可以用连接运算替代
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嵌套查询求解方法
不相关子查询：
子查询的查询条件不依赖于父查询
由里向外 逐层处理。即每个子查询在上一级查询处理之前求解，子查询的结果用于建立其父查询的查找条件。
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嵌套查询求解方法（续）
相关子查询：子查询的查询条件依赖于父查询
首先取外层查询中表的第一个元组，根据它与内层查询相关的属性值处理内层查询，若 WHERE子句返回值为真，则取此元组放入结果表
然后再取外层表的下一个元组
重复这一过程，直至外层表全部检查完为止
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3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
一、带有 IN谓词的子查询
[例 39] 查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。
此查询要求可以分步来完成
① 确定“刘晨”所在系名
SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname= ' 刘晨 '；
结果为,CS
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
② 查找所有在 IS系学习的学生。
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS '；
结果为：
Sno Sname Sdept
200215121 李勇 CS
200215122 刘晨 CS
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带有 IN谓词的子查询（续）
将第一步查询嵌入到第二步查询的条件中
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept IN
(SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=? 刘晨 ’ )；
此查询为不相关子查询。
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带有 IN谓词的子查询（续）
用自身连接完成 [例 39]查询要求
SELECT S1.Sno,S1.Sname,S1.Sdept
FROM Student S1,Student S2
WHERE S1.Sdept = S2.Sdept AND
S2.Sname = '刘晨 '；
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带有 IN谓词的子查询（续）
[例 40]查询选修了课程名为“信息系统”的学生学号和姓名
SELECT Sno,Sname ③ 最后在 Student关系中
FROM Student 取出 Sno和 Sname
WHERE Sno IN
(SELECT Sno ② 然后在 SC关系中找出选
FROM SC 修了 3号课程的学生学号
WHERE Cno IN
(SELECT Cno ① 首先在 Course关系中找出
FROM Course,信息系统”的课程号，为 3
号
WHERE Cname=?信息系统’
)
);
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带有 IN谓词的子查询（续）
用连接查询实现 [例 40]
SELECT Sno,Sname
FROM Student,SC,Course
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND
SC.Cno = Course.Cno AND
Course.Cname=?信息系统’；
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3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
二、带有比较运算符的子查询
当能确切知道内层查询返回单值时，可用比较运算符（ >,<,=,>=,<=,!=或 < >）。
与 ANY或 ALL谓词配合使用
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带有比较运算符的子查询（续）
例：假设一个学生只可能在一个系学习，并且必须属于一个系，则在 [例 39]可以 用 = 代替 IN,
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept =
(SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=?刘晨’ )；
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
子查询一定要跟在比较符之后错误 的例子：
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE ( SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=? 刘晨 ’ )
= Sdept；
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带有比较运算符的子查询（续）
［例 41］找出每个学生超过他选修课程平均成绩的课程号。
SELECT Sno,Cno
FROM SC x
WHERE Grade >=(SELECT AVG(Grade)
FROM SC y
WHERE y.Sno=x.Sno);
相关子查询
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带有比较运算符的子查询（续）
可能的执行过程：
1,从外层查询中取出 SC的一个元组 x，将元组 x的 Sno值
（ 200215121）传送给内层查询。
SELECT AVG(Grade)
FROM SC y
WHERE y.Sno='200215121';
2,执行内层查询，得到值 88（近似值），用该值代替内层查询，得到外层查询：
SELECT Sno,Cno
FROM SC x
WHERE Grade >=88；
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带有比较运算符的子查询（续）
3,执行这个查询，得到
（ 200215121,1）
（ 200215121,3）
4.外层查询取出下一个元组重复做上述 1至 3步骤，直到外层的 SC元组全部处理完毕。结果为,
（ 200215121,1）
（ 200215121,3）
（ 200215122,2）
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3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
三、带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询谓词语义
ANY：任意一个值
ALL：所有值
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带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
需要配合使用比较运算符
> ANY 大于子查询结果中的某个值
> ALL 大于子查询结果中的所有值
< ANY 小于子查询结果中的某个值
< ALL 小于子查询结果中的所有值
>= ANY 大于等于子查询结果中的某个值
>= ALL 大于等于子查询结果中的所有值
<= ANY 小于等于子查询结果中的某个值
<= ALL 小于等于子查询结果中的所有值
= ANY 等于子查询结果中的某个值
=ALL 等于子查询结果中的所有值（通常没有实际意义）
!=（或 <>） ANY 不等于子查询结果中的某个值
!=（或 <>） ALL 不等于子查询结果中的任何一个值
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带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
[例 42] 查询其他系中比计算机科学某 一 学生年龄小的学生姓名和年龄
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage < ANY (SELECT Sage
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <>?CS ' ; /*父查询块中的条件 */
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带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
结果：
执行过程：
1.RDBMS执行此查询时，首先处理子查询，找出
CS系中所有学生的年龄，构成一个集合 (20,19)
2,处理父查询，找所有不是 CS系且年龄小于
20 或 19的学生
Sname Sage
王敏 18
张立 19
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带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
用聚集函数实现 [例 42]
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage <
(SELECT MAX(Sage)
FROM Student
WHERE Sdept=?CS ')
AND Sdept <> ' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
[例 43] 查询其他系中比计算机科学系 所有 学生年龄都小的学生姓名及年龄。
方法一：用 ALL谓词
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage < ALL
(SELECT Sage
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <> ' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
方法二：用聚集函数
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage <
(SELECT MIN(Sage)
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <>' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
表 3.5 ANY（或 SOME）,ALL谓词与聚集函数,IN谓词的等价转换关系
= <>或 != < <= > >=
ANY IN -- <MAX <=MAX >MIN >= MIN
ALL -- NOT IN <MIN <= MIN >MAX >= MAX
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3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
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带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
1,EXISTS谓词
存在量词?
带有 EXISTS谓词的子查询不返回任何数据，只产生逻辑真值
,true”或逻辑假值,false”。
若内层查询结果非空，则外层的 WHERE子句返回真值
若内层查询结果为空，则外层的 WHERE子句返回假值
由 EXISTS引出的子查询，其目标列表达式通常都用 *,因为带 EXISTS的子查询只返回真值或假值，给出列名无实际意义
2,NOT EXISTS谓词
若内层查询结果非空，则外层的 WHERE子句返回假值
若内层查询结果为空，则外层的 WHERE子句返回真值
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 44]查询所有选修了 1号课程的学生姓名。
思路分析：
本查询涉及 Student和 SC关系
在 Student中依次取每个元组的 Sno值，用此值去检查 SC关系
若 SC中存在这样的元组，其 Sno值等于此 Student.Sno值，并且其 Cno= '1'，则取此 Student.Sname送入结果关系
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带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用嵌套查询
SELECT Sname
FROM Student
WHERE EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno=Student.Sno AND Cno= ' 1 ')；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用连接运算
SELECT Sname
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno= '1';
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 45] 查询没有选修 1号课程的学生姓名 。
SELECT Sname
FROM Student
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno = Student.Sno AND Cno='1')；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
不同形式的查询间的替换
一些带 EXISTS或 NOT EXISTS谓词的子查询不能被其他形式的子查询等价替换
所有带 IN谓词、比较运算符,ANY和 ALL谓词的子查询都能用带
EXISTS谓词的子查询等价替换
用 EXISTS/NOT EXISTS实现全称量词 (难点 )
SQL语言中没有全称量词?（ For all）
可以把带有全称量词的谓词转换为等价的带有存在量词的谓词：
(?x)P ≡? (? x(? P))
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
例,[例 39]查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。
可以用带 EXISTS谓词的子查询替换：
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student S1
WHERE EXISTS
(SELECT *
FROM Student S2
WHERE S2.Sdept = S1.Sdept AND
S2.Sname =?刘晨’ )；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 46] 查询选修了全部课程的学生姓名 。
SELECT Sname
FROM Student
WHERE NOT EXISTS
（ SELECT *
FROM Course
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno= Student.Sno
AND Cno= Course.Cno
）
） ；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用 EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴函 (难点 )
SQL语言中没有蕴函 (Implication)逻辑运算
可以利用谓词演算将逻辑蕴函谓词等价转换为：
p?q ≡? p∨ q
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 47]查询至少选修了学生 200215122选修的全部课程的学生号码。
解题思路：
用逻辑蕴函表达：查询学号为 x的学生，对所有的课程 y，只要
200215122学生选修了课程 y，则 x也选修了 y。
形式化表示：
用 P表示谓词,学生 200215122选修了课程 y”
用 q表示谓词,学生 x选修了课程 y”
则上述查询为,(?y) p? q
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
等价变换：
(?y)p? q ≡? (?y (?(p? q ))
≡? (?y (?(? p∨ q) ))
≡y(p∧?q)
变换后语义：不存在这样的课程 y，学生 200215122选修了
y，而学生 x没有选。
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带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用 NOT EXISTS谓词表示,
SELECT DISTINCT Sno
FROM SC SCX
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC SCY
WHERE SCY.Sno = ' 200215122 ' AND
NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC SCZ
WHERE SCZ.Sno=SCX.Sno AND
SCZ.Cno=SCY.Cno))；
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.4 集合查询
集合操作的种类
并操作 UNION
交操作 INTERSECT
差操作 EXCEPT
参加集合操作的各查询结果的列数必须相同；对应项的数据类型也必须相同
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集合查询（续）
[例 48] 查询计算机科学系的学生及年龄不大于 19岁的学生。
方法一：
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS'
UNION
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19；
UNION：将多个查询结果合并起来时，系统自动去掉重复元组。
UNION ALL：将多个查询结果合并起来时，保留重复元组
An Introduction to Database System
集合查询（续）
方法二：
SELECT DISTINCT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' OR Sage<=19；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 49] 查询选修了课程 1或者选修了课程 2的学生。
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 '
UNION
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno= ' 2 '；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 50] 查询计算机科学系的学生与年龄不大于 19岁的学生的交集
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
INTERSECT
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 50] 实际上就是查询计算机科学系中年龄不大于 19岁的学生
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' AND Sage<=19；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 51] 查询选修课程 1的学生集合与选修课程 2的学生集合的交集
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 '
INTERSECT
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno='2 '；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 51]实际上是查询既选修了课程 1又选修了课程 2
的学生
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 ' AND Sno IN
(SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 2 ')；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 52] 查询计算机科学系的学生与年龄不大于 19岁的学生的差集。
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
EXCEPT
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage <=19;
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 52]实际上是查询计算机科学系中年龄大于 19岁的学生
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' AND Sage>19；
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.5 SELECT语句的一般格式
SELECT [ALL|DISTINCT]
<目标列表达式 > [别名 ] [,<目标列表达式 > [别名 ]] …
FROM <表名或视图名 > [别名 ]
[,<表名或视图名 > [别名 ]] …
[WHERE <条件表达式 >]
[GROUP BY <列名 1>
[HAVING <条件表达式 >]]
[ORDER BY <列名 2> [ASC|DESC]
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下课了。。。
休息一会儿。。。
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An Introduction to Database System
第三章 关系数据库标准语言 SQL
(续 1）
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.2 连接查询
连接查询：同时涉及多个表的查询
连接条件或连接谓词：用来连接两个表的条件一般格式：
[<表名 1>.]<列名 1> <比较运算符 > [<表名 2>.]<列名 2>
[<表名 1>.]<列名 1> BETWEEN [<表名 2>.]<列名 2> AND [<表名 2>.]<列名 3>
连接字段：连接谓词中的列名称
连接条件中的各连接字段类型必须是可比的,但名字不必是相同的
An Introduction to Database System
连接操作的执行过程
嵌套循环法 (NESTED-LOOP)
首先在表 1中找到第一个元组,然后从头开始扫描表 2,逐一查找满足连接件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。
表 2全部查找完后,再找表 1中第二个元组,然后再从头开始扫描表 2,逐一查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1中的第二个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。
重复上述操作,直到表 1中的全部元组都处理完毕
An Introduction to Database System
排序合并法 (SORT-MERGE)
常用于 =连接
首先按连接属性对表 1和表 2排序
对表 1的第一个元组,从头开始扫描表 2,顺序查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。 当遇到表 2中第一条大于表 1连接字段值的元组时,对表 2的查询不再继续
An Introduction to Database System
排序合并法
找到表 1的第二条元组,然后从刚才的中断点处继续顺序扫描表 2,查找满足连接条件的元组,找到后就将表 1
中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组 。 直接遇到表 2中大于表 1连接字段值的元组时,对表 2的查询不再继续
重复上述操作,直到表 1或表 2中的全部元组都处理完毕为止
An Introduction to Database System
索引连接 (INDEX-JOIN)
对表 2按连接字段建立索引
对表 1中的每个元组,依次根据其连接字段值查询表 2的索引,从中找到满足条件的元组,找到后就将表 1中的第一个元组与该元组拼接起来,形成结果表中一个元组
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
一、等值与非等值连接查询
等值连接：连接运算符为 =
[例 33] 查询每个学生及其选修课程的情况
SELECT Student.*,SC.*
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno；
An Introduction to Database System
等值与非等值连接查询（续）
Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept SC.Sno Cno Grade
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 1 92
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 2 85
200215121 李勇 男 20 CS 200215121 3 88
200215122 刘晨 女 19 CS 200215122 2 90
200215122 刘晨 女 19 CS 200215122 3 80
查询结果：
An Introduction to Database System
等值与非等值连接查询（续）
自然连接：
[例 34] 对 [例 33]用自然连接完成。
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno；
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
二、自身连接
自身连接,一个表与其自己进行连接
需要给表起别名以示区别
由于所有属性名都是同名属性，因此必须使用别名前缀
[例 35]查询每一门课的间接先修课 （ 即先修课的先修课 ）
SELECT FIRST.Cno,SECOND.Cpno
FROM Course FIRST,Course SECOND
WHERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno；
An Introduction to Database System
自身连接（续）
FIRST表 （ Course表 ）
Cno Cname Cpno Ccredit
1 数据库 5 4
2 数学 2
3 信息系统 1 4
4 操作系统 6 3
5 数据结构 7 4
6 数据处理 2
7 PASCAL语言 6 4
An Introduction to Database System
自身连接（续）
Cno Cname Cpno Ccredit
1 数据库 5 4
2 数学 2
3 信息系统 1 4
4 操作系统 6 3
5 数据结构 7 4
6 数据处理 2
7 PASCAL语言 6 4
SECOND表 （ Course表 ）
An Introduction to Database System
自身连接（续）
查询结果：
Cno Pcno
1 7
3 5
5 6
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
三、外连接
外连接与普通连接的区别
普通连接操作只输出满足连接条件的元组
外连接操作以指定表为连接主体，将主体表中不满足连接条件的元组一并输出
[例 36] 改写 [例 33]
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student LEFT OUT JOIN SC ON (Student.Sno=SC.Sno)；
An Introduction to Database System
外连接（续）
执行结果：
Student.Sno Sname Ssex Sage Sdept Cno Grade
200215121 李勇 男 20 CS 1 92
200215121 李勇 男 20 CS 2 85
200215121 李勇 男 20 CS 3 88
200215122 刘晨 女 19 CS 2 90
200215122 刘晨 女 19 CS 3 80
200215123 王敏 女 18 MA NULL NULL
200215125 张立 男 19 IS NULL NULL
An Introduction to Database System
外连接（续）
左外连接
列出左边关系 （ 如本例 Student） 中所有的元组
右外连接
列出右边关系中所有的元组
An Introduction to Database System
连接查询（续）
一、等值与非等值连接查询二、自身连接三、外连接四、复合条件连接
An Introduction to Database System
四、复合条件连接
复合条件连接,WHERE子句中含多个连接条件
[例 37]查询选修 2号课程且成绩在 90分以上的所有学生
SELECT Student.Sno,Sname
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND
/* 连接谓词 */
SC.Cno= ‘2’ AND SC.Grade > 90；
/* 其他限定条件 */
An Introduction to Database System
复合条件连接（续）
[例 38]查询每个学生的学号,姓名,选修的课程名及成绩
SELECT Student.Sno,Sname,Cname,Grade
FROM Student,SC,Course /*多表连接 */
WHERE Student.Sno = SC.Sno
and SC.Cno = Course.Cno；
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
嵌套查询 (续 )
嵌套查询概述
一个 SELECT-FROM-WHERE语句称为一个 查询块
将一个查询块嵌套在另一个查询块的 WHERE子句或 HAVING短语的条件中的查询称为 嵌套查询
An Introduction to Database System
嵌套查询 (续 )
SELECT Sname /*外层查询 /父查询 */
FROM Student
WHERE Sno IN
（ SELECT Sno /*内层查询 /子查询 */
FROM SC
WHERE Cno= ' 2 '）；
An Introduction to Database System
嵌套查询 (续 )
子查询的限制
不能使用 ORDER BY子句
层层嵌套方式反映了 SQL语言的结构化
有些嵌套查询可以用连接运算替代
An Introduction to Database System
嵌套查询求解方法
不相关子查询：
子查询的查询条件不依赖于父查询
由里向外 逐层处理。即每个子查询在上一级查询处理之前求解，子查询的结果用于建立其父查询的查找条件。
An Introduction to Database System
嵌套查询求解方法（续）
相关子查询：子查询的查询条件依赖于父查询
首先取外层查询中表的第一个元组，根据它与内层查询相关的属性值处理内层查询，若 WHERE子句返回值为真，则取此元组放入结果表
然后再取外层表的下一个元组
重复这一过程，直至外层表全部检查完为止
An Introduction to Database System
3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
一、带有 IN谓词的子查询
[例 39] 查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。
此查询要求可以分步来完成
① 确定“刘晨”所在系名
SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname= ' 刘晨 '；
结果为,CS
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
② 查找所有在 IS系学习的学生。
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS '；
结果为：
Sno Sname Sdept
200215121 李勇 CS
200215122 刘晨 CS
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
将第一步查询嵌入到第二步查询的条件中
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept IN
(SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=? 刘晨 ’ )；
此查询为不相关子查询。
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
用自身连接完成 [例 39]查询要求
SELECT S1.Sno,S1.Sname,S1.Sdept
FROM Student S1,Student S2
WHERE S1.Sdept = S2.Sdept AND
S2.Sname = '刘晨 '；
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
[例 40]查询选修了课程名为“信息系统”的学生学号和姓名
SELECT Sno,Sname ③ 最后在 Student关系中
FROM Student 取出 Sno和 Sname
WHERE Sno IN
(SELECT Sno ② 然后在 SC关系中找出选
FROM SC 修了 3号课程的学生学号
WHERE Cno IN
(SELECT Cno ① 首先在 Course关系中找出
FROM Course,信息系统”的课程号，为 3
号
WHERE Cname=?信息系统’
)
);
An Introduction to Database System
带有 IN谓词的子查询（续）
用连接查询实现 [例 40]
SELECT Sno,Sname
FROM Student,SC,Course
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND
SC.Cno = Course.Cno AND
Course.Cname=?信息系统’；
An Introduction to Database System
3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
二、带有比较运算符的子查询
当能确切知道内层查询返回单值时，可用比较运算符（ >,<,=,>=,<=,!=或 < >）。
与 ANY或 ALL谓词配合使用
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
例：假设一个学生只可能在一个系学习，并且必须属于一个系，则在 [例 39]可以 用 = 代替 IN,
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept =
(SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=?刘晨’ )；
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
子查询一定要跟在比较符之后错误 的例子：
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE ( SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname=? 刘晨 ’ )
= Sdept；
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
［例 41］找出每个学生超过他选修课程平均成绩的课程号。
SELECT Sno,Cno
FROM SC x
WHERE Grade >=(SELECT AVG(Grade)
FROM SC y
WHERE y.Sno=x.Sno);
相关子查询
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
可能的执行过程：
1,从外层查询中取出 SC的一个元组 x，将元组 x的 Sno值
（ 200215121）传送给内层查询。
SELECT AVG(Grade)
FROM SC y
WHERE y.Sno='200215121';
2,执行内层查询，得到值 88（近似值），用该值代替内层查询，得到外层查询：
SELECT Sno,Cno
FROM SC x
WHERE Grade >=88；
An Introduction to Database System
带有比较运算符的子查询（续）
3,执行这个查询，得到
（ 200215121,1）
（ 200215121,3）
4.外层查询取出下一个元组重复做上述 1至 3步骤，直到外层的 SC元组全部处理完毕。结果为,
（ 200215121,1）
（ 200215121,3）
（ 200215122,2）
An Introduction to Database System
3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
三、带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询谓词语义
ANY：任意一个值
ALL：所有值
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
需要配合使用比较运算符
> ANY 大于子查询结果中的某个值
> ALL 大于子查询结果中的所有值
< ANY 小于子查询结果中的某个值
< ALL 小于子查询结果中的所有值
>= ANY 大于等于子查询结果中的某个值
>= ALL 大于等于子查询结果中的所有值
<= ANY 小于等于子查询结果中的某个值
<= ALL 小于等于子查询结果中的所有值
= ANY 等于子查询结果中的某个值
=ALL 等于子查询结果中的所有值（通常没有实际意义）
!=（或 <>） ANY 不等于子查询结果中的某个值
!=（或 <>） ALL 不等于子查询结果中的任何一个值
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
[例 42] 查询其他系中比计算机科学某 一 学生年龄小的学生姓名和年龄
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage < ANY (SELECT Sage
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <>?CS ' ; /*父查询块中的条件 */
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
结果：
执行过程：
1.RDBMS执行此查询时，首先处理子查询，找出
CS系中所有学生的年龄，构成一个集合 (20,19)
2,处理父查询，找所有不是 CS系且年龄小于
20 或 19的学生
Sname Sage
王敏 18
张立 19
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
用聚集函数实现 [例 42]
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage <
(SELECT MAX(Sage)
FROM Student
WHERE Sdept=?CS ')
AND Sdept <> ' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
[例 43] 查询其他系中比计算机科学系 所有 学生年龄都小的学生姓名及年龄。
方法一：用 ALL谓词
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage < ALL
(SELECT Sage
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <> ' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
方法二：用聚集函数
SELECT Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sage <
(SELECT MIN(Sage)
FROM Student
WHERE Sdept= ' CS ')
AND Sdept <>' CS?;
An Introduction to Database System
带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询 （续）
表 3.5 ANY（或 SOME）,ALL谓词与聚集函数,IN谓词的等价转换关系
= <>或 != < <= > >=
ANY IN -- <MAX <=MAX >MIN >= MIN
ALL -- NOT IN <MIN <= MIN >MAX >= MAX
An Introduction to Database System
3.4.3 嵌套查询一、带有 IN谓词的子查询二,带有比较运算符的子查询三,带有 ANY（ SOME）或 ALL谓词的子查询四,带有 EXISTS谓词的子查询
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
1,EXISTS谓词
存在量词?
带有 EXISTS谓词的子查询不返回任何数据，只产生逻辑真值
,true”或逻辑假值,false”。
若内层查询结果非空，则外层的 WHERE子句返回真值
若内层查询结果为空，则外层的 WHERE子句返回假值
由 EXISTS引出的子查询，其目标列表达式通常都用 *,因为带 EXISTS的子查询只返回真值或假值，给出列名无实际意义
2,NOT EXISTS谓词
若内层查询结果非空，则外层的 WHERE子句返回假值
若内层查询结果为空，则外层的 WHERE子句返回真值
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 44]查询所有选修了 1号课程的学生姓名。
思路分析：
本查询涉及 Student和 SC关系
在 Student中依次取每个元组的 Sno值，用此值去检查 SC关系
若 SC中存在这样的元组，其 Sno值等于此 Student.Sno值，并且其 Cno= '1'，则取此 Student.Sname送入结果关系
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用嵌套查询
SELECT Sname
FROM Student
WHERE EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno=Student.Sno AND Cno= ' 1 ')；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用连接运算
SELECT Sname
FROM Student,SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno= '1';
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 45] 查询没有选修 1号课程的学生姓名 。
SELECT Sname
FROM Student
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno = Student.Sno AND Cno='1')；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
不同形式的查询间的替换
一些带 EXISTS或 NOT EXISTS谓词的子查询不能被其他形式的子查询等价替换
所有带 IN谓词、比较运算符,ANY和 ALL谓词的子查询都能用带
EXISTS谓词的子查询等价替换
用 EXISTS/NOT EXISTS实现全称量词 (难点 )
SQL语言中没有全称量词?（ For all）
可以把带有全称量词的谓词转换为等价的带有存在量词的谓词：
(?x)P ≡? (? x(? P))
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
例,[例 39]查询与“刘晨”在同一个系学习的学生。
可以用带 EXISTS谓词的子查询替换：
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student S1
WHERE EXISTS
(SELECT *
FROM Student S2
WHERE S2.Sdept = S1.Sdept AND
S2.Sname =?刘晨’ )；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 46] 查询选修了全部课程的学生姓名 。
SELECT Sname
FROM Student
WHERE NOT EXISTS
（ SELECT *
FROM Course
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC
WHERE Sno= Student.Sno
AND Cno= Course.Cno
）
） ；
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用 EXISTS/NOT EXISTS实现逻辑蕴函 (难点 )
SQL语言中没有蕴函 (Implication)逻辑运算
可以利用谓词演算将逻辑蕴函谓词等价转换为：
p?q ≡? p∨ q
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
[例 47]查询至少选修了学生 200215122选修的全部课程的学生号码。
解题思路：
用逻辑蕴函表达：查询学号为 x的学生，对所有的课程 y，只要
200215122学生选修了课程 y，则 x也选修了 y。
形式化表示：
用 P表示谓词,学生 200215122选修了课程 y”
用 q表示谓词,学生 x选修了课程 y”
则上述查询为,(?y) p? q
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
等价变换：
(?y)p? q ≡? (?y (?(p? q ))
≡? (?y (?(? p∨ q) ))
≡y(p∧?q)
变换后语义：不存在这样的课程 y，学生 200215122选修了
y，而学生 x没有选。
An Introduction to Database System
带有 EXISTS谓词的子查询 (续）
用 NOT EXISTS谓词表示,
SELECT DISTINCT Sno
FROM SC SCX
WHERE NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC SCY
WHERE SCY.Sno = ' 200215122 ' AND
NOT EXISTS
(SELECT *
FROM SC SCZ
WHERE SCZ.Sno=SCX.Sno AND
SCZ.Cno=SCY.Cno))；
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.4 集合查询
集合操作的种类
并操作 UNION
交操作 INTERSECT
差操作 EXCEPT
参加集合操作的各查询结果的列数必须相同；对应项的数据类型也必须相同
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 48] 查询计算机科学系的学生及年龄不大于 19岁的学生。
方法一：
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS'
UNION
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19；
UNION：将多个查询结果合并起来时，系统自动去掉重复元组。
UNION ALL：将多个查询结果合并起来时，保留重复元组
An Introduction to Database System
集合查询（续）
方法二：
SELECT DISTINCT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' OR Sage<=19；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 49] 查询选修了课程 1或者选修了课程 2的学生。
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 '
UNION
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno= ' 2 '；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 50] 查询计算机科学系的学生与年龄不大于 19岁的学生的交集
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
INTERSECT
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 50] 实际上就是查询计算机科学系中年龄不大于 19岁的学生
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' AND Sage<=19；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 51] 查询选修课程 1的学生集合与选修课程 2的学生集合的交集
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 '
INTERSECT
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno='2 '；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 51]实际上是查询既选修了课程 1又选修了课程 2
的学生
SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 1 ' AND Sno IN
(SELECT Sno
FROM SC
WHERE Cno=' 2 ')；
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 52] 查询计算机科学系的学生与年龄不大于 19岁的学生的差集。
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
EXCEPT
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage <=19;
An Introduction to Database System
集合查询（续）
[例 52]实际上是查询计算机科学系中年龄大于 19岁的学生
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept= 'CS' AND Sage>19；
An Introduction to Database System
3.4 数据查询
3.4.1 单表查询
3.4.2 连接查询
3.4.3 嵌套查询
3.4.4 集合查询
3.4.5 Select语句的一般形式
An Introduction to Database System
3.4.5 SELECT语句的一般格式
SELECT [ALL|DISTINCT]
<目标列表达式 > [别名 ] [,<目标列表达式 > [别名 ]] …
FROM <表名或视图名 > [别名 ]
[,<表名或视图名 > [别名 ]] …
[WHERE <条件表达式 >]
[GROUP BY <列名 1>
[HAVING <条件表达式 >]]
[ORDER BY <列名 2> [ASC|DESC]
An Introduction to Database System
下课了。。。
休息一会儿。。。
