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。朋友知道函数的返回值有肯能是数字、字符串肯能日期等等,但谓词的返回值完整版是逻辑值(TRUE/FALSE/UNKNOW),谓词是两种生活特殊的函数。关于逻辑值,还需要查看:神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

  SQL 中的谓词有也不 ,如 =、>、<、<> 等,朋友来看看 SQL 具体有那此常用的谓词

  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
('201904007001','李小龙',21,1),
('201904007002','王祖贤',16,2),
('2019040040003','林青霞',17,2),
('2019040040004','李嘉欣',15,2),
('201904009005','周润发',20,1),
('201904009006','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', '201904007001', '04007', '影视7班'),
('2', '201904007002', '04007', '影视7班'),
('3', '2019040040003', '04008', '影视8班'),
('4', '2019040040004', '04008', '影视8班'),
('5', '201904009005', '04009', '影视9班'),
('6', '201904009006', '04009', '影视9班');

SELECT * FROM tbl_student;
SELECT * FROM tbl_student_class;

    相信朋友对 =、>、<、<>(!=)等比较运算符都非常熟悉,它们的正式名称也不比较谓词,使用示之类下

-- 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

    当朋友想用 SQL 做否则 简单的模糊查询时,完整版都是用到 LIKE 谓词,分为 前一致、中一致和后一致,使用示之类下

-- 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

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

  BETWEEN

    当朋友想进行范围查询时,往往会用到 BETWEEN 谓词,示之类下

-- 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  和它后后的第那我 AND 组成那我范围条件;BETWEEN 会饱含临界值 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;

    若你要饱含临界值,那就需要后会 了写了

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

  IS NULL 和 IS NOT NULL

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

  IN

    有那我那我需求:查询出年龄等于 15、18以及20的学生,朋友会用 OR 来查

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

    用 OR 来查没问题 ,否则有否则 缺陷,肯能选择的对象越深,SQL会变得后会 了长,阅读性会后会 了差。也不 朋友还需要用 IN 来代替

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

    IN 两种生活生活否则 谓词后会 了的使用土辦法 :使用子查询作为其参数,这一 在平时项目中也是用的非常多的,之类: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';

    也不 请况下,IN 是还需要用联表查询来替换的

EXISTS

  EXISTS也是 SQL 谓词,但平时用的越深,完整版都是说适用场景少,也不它不好驾驭,朋友用不好它。它用法与非 则 谓词不一样,否则不好理解,另外也不 请况下朋友都用 IN 来替代它了。

  理论篇

    在真正讲解 EXSITS 示例后后,朋友先来了解下理论知识:实体的阶层 、全称量化与所处量化

    实体的阶层

      SQL 严格区分阶层,后会 了跨阶层操作。就用朋友常用的谓词来举例,同样是谓词,否则与 = 、BETWEEN 等相比,EXISTS 的用法还是大不相同的。概括来说,区别在于“谓词的参数还需要取那此值”;“x = y”或 “x BETWEEN y ” 等谓词还需要取的参数是像 “21” 肯能 “李小龙” 那我的单一值,朋友称之为标量值,而 EXISTS 还需要取的参数究竟是那此呢?从下面这条 SQL 一段话来看,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
);

      朋友还需要看出 EXISTS 的参数是行数据的集合。好的反义词后会 了说,是肯能无论子查询中选择那此样的列,对于 EXISTS 来说完整版都是一样的。在 EXISTS 的子查询里, SELECT 子句的列表还需要有下面这一 种生活写法。

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

      也也不说如下 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

 

      从上图朋友知道,EXISTS 的特殊性在于输入值的阶数(输出值和否则 谓词一样,完整版都是逻辑值)。谓词逻辑中,根据输入值的阶数对谓词进行分类。= 肯能 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” ,有兴趣的还需要区看我的另一篇博客:神奇的 SQL 之层级 → 为那此 GROUP BY 后后后会 了直接引用原表中的列

    全称量化和所处量化

      谓词逻辑饱含量词(限量词、数量词)之类特殊的谓词。朋友还需要用它们来表达否则 那我的命题:“所有的 x 都满足条件 P” 肯能 “所处(共要那我)满足条件 P 的 x ”,前者称为“全称量词”,后者称为“所处量词”,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所处量词,然而遗憾的是, SQL 却并后会 了实现全称量词。否则后会 了全称量词无须与非 SQL 的致命缺陷,肯能全称量词和所处量词假使 定义了那我,那我就还需要被推导出来。具体还需要参考下面这一 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 =不所处不满足条件 P 的 x )

∃ x P x = ¬ ∀ x ¬Px(所处 x 满足条件 P =无须所有的 x 完整版都是满足条件 P)

      否则在 SQL 中,为了表达全称量化,需要将"所有的行都满足条件P" 那我的命题转上加 "不所处不满足条件 P 的行"

  实践篇

    上端的理论篇,朋友看一遍后后肯能还是怪怪的晕,朋友结合具体的实际案例来看看 EXISTS 的妙用

    查询表中“不”所处的数据

      上端的 tbl_student中的学生都分配到了具体的班级,假设新来了那我学生(刘德华、张家辉),朋友暂时还未被分配到班级,朋友如可将朋友查询出来(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
('20190640010','刘德华',55,1),
('20190640011','张家辉',46,1);

      朋友最容易想到的 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);

      人太好用 NOT EXISTS 也是还需要实现的

-- 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那我用法。否则需要朋友打破常规思维,习惯从全称量化 “所有的行都××” 到其双重否定 “不××的行一行完整版都是所处” 的转换。

      假设朋友有学生成绩表: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
('201904007001','数学',400),
('201904007001','语文',400),
('201904007001','物理',400),
('2019040040003','数学',400),
('2019040040003','语文',95),
('201904009006','数学',40),
('201904009006','语文',90),
('20190640011','数学',400);

SELECT * FROM tbl_student_score;

      1、查询出“所有科目分数完整版都是 400 分以上的学生”

        201904007001、2019040040003、20190640011 这那我学生满足条件,朋友需要将这 3 个学生查出来,这一 SQL 该如可写? 朋友需要转换下命题,将查询条件“所有科目分数完整版都是 400 分以上” 转上加它的双重否定 “后会 了那我科目分数不满 400 分”,否则用 NOT EXISTS 来表示转换后的命题

-- 后会

了那我科目分数不满 400 分
SELECT DISTINCT sno
FROM tbl_student_score tss1
WHERE NOT EXISTS -- 不所处满足以下条件的行
(    SELECT * FROM tbl_student_score tss2
    WHERE tss2.sno = tss1.sno
    AND tss2.score < 400    -- 分数不满400 分的科目
);

      2、查询出“数学分数在 400 分以上(饱含400)且语文分数在 400 分以上(饱含)的学生”

        结果应该是学号分别为 201904007001、2019040040003 的学生。像那我的需求,朋友在实际业务中应该会一直遇到,否则乍一看肯能会人太好不太像是全称量化的条件。肯能改成下面那我的说法,肯能朋友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,肯能科目是数学,则分数在 400 分以上;肯能科目是语文,则分数在 400 分以上。"

        朋友再转上加它双重否定:某个学生的所有行数据中,肯能科目是数学,则分数不低于 400;肯能科目是语文,则分数不低于 400 ;朋友还需要按照如下顺序写出朋友你要的 SQL

-- 1、CASE 表达式,肯定
CASE WHEN subject = '数学' AND score >= 400 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score >= 400 THEN 1
        ELSE 0 
END;

-- 2、CASE 表达式,单重否定(上加 NOT EXISTS才算双重)
CASE WHEN subject = '数学' AND score < 400 THEN 1
        WHEN subject = '语文' AND score < 400 THEN 1
    ELSE 0 
END;

-- 3、结果饱含了 20190640011 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 < 400 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 400 THEN 1
                        ELSE 0 
                    END
);

-- 4、20190640011 后会

了语文成绩,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 < 400 THEN 1
                        WHEN subject = '语文' AND score < 400 THEN 1
                        ELSE 0 
                        END
)
GROUP BY sno
HAVING COUNT(*) = 2; -- 需要两门科目完整版都是分数

    关于 EXISTS 的案例有也不 ,这里就不再举例了,有兴趣的小伙伴还需要看看:SQL 中的 EXISTS 到底做了那此?

    肯能朋友想掌握 EXISTS,希望朋友多看看 EXISTS 的案例,看一遍了你就会发现其中的通性:那此场景适合用 EXISTS。

总结

  1、SQL 中的谓词分两种生活: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 中后会 了与全称量词相当的谓词,还需要使用 NOT EXISTS 代替;

  3、EXISTS 好的反义词难用(完整版都是不好用,也不不必用),主也不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,寻找它的替代土辦法 ,肯能是 SQL 的替代,也肯能是业务方面的转换,也不 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》