数据库系统概论（九）SQL连接查询语言超详细讲解（附带例题，表格详细讲解对比带你一步步掌握）

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前言

• 之前我们已经简单认识了 SQL 语言（结构化查询语言），并了解了它的基本概念（比如表、元组、属性、数据库等）。
• 现在，我们正式进入 SQL 核心功能 的学习 —— SQL 查询语言，这是日常使用最频繁、也是掌握 SQL 的关键部分。

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一、关系代数中的连接运算是什么

• 关系代数中的连接运算，简单来说就是把两个表格（关系）按一定规则拼起来，生成一个新表格。
• 不同的连接方式决定了“拼的规则”和“如何处理拼不上的行”。

1. 一般连接（条件连接）

规则：按你指定的任意条件（比如“相等”“大于”“小于”等）拼接两个表格。
例子：

• 表格R（学生表）：包含“学号”“姓名”列
• 表格S（成绩表）：包含“学号”“成绩”列
• 想找出成绩大于80分的学生，用一般连接：
  R ⋈(R.学号=S.学号 AND S.成绩>80) S
  结果：只显示学号匹配且成绩>80的学生及其成绩。
  特点：条件灵活，用θ表示任意比较符（如=、>、<），所以也叫“θ连接”。

2. 等值连接

规则：专门用等于号（=）作为条件的一般连接，即只拼接两表中指定列值相等的行。
例子：

• 想拼接学生表和成绩表（按学号相等）：
  R ⋈(R.学号=S.学号) S
  结果：显示所有学号匹配的学生和成绩，但会保留两表中重复的“学号”列（如R.学号和S.学号）。
  特点：是一般连接的特例，条件只能是“等于”，结果可能有重复列。

3. 自然连接

规则：

1. 自动按两表中 名称相同的列（如都有“学号”列）进行等值连接；
2. 自动去重：合并重复的列名，只保留一列。
   例子：

• 学生表（学号，姓名）和成绩表（学号，成绩）做自然连接：
  R ⋈ S
  结果：直接按“学号”相等拼接，结果列为学号、姓名、成绩（无重复学号列）。
  特点：
• 无需手动写条件，只要列名相同就自动连接；
• 结果更简洁，重复列只留一个。
  注意：如果两表没有同名列，自然连接会变成笛卡尔积（所有行互相拼接），这一般不是你想要的！

4. 外连接（保留未匹配的行）

前面的连接会丢弃两表中无法匹配的行，而外连接会保留这些行，用NULL（空值）填充无法匹配的列。

1. 左外连接

规则：保留左边表的所有行，右边表中无法匹配的行用NULL填充。
例子：

• 想显示所有学生（包括没成绩的）：
  R 左外连接 S
  结果：
  • 有成绩的学生：正常显示姓名和成绩；
  • 没成绩的学生：成绩列为NULL。

2. 右外连接

规则：保留右边表的所有行，左边表中无法匹配的行用NULL填充。
例子：

• 想显示所有成绩（包括没对应学生的）：
  R 右外连接 S
  结果：
  • 有学生的成绩：正常显示姓名和成绩；
  • 没学生的成绩：姓名列为NULL。

3. 全外连接

规则：保留左右两表的所有行，两边无法匹配的行都用NULL填充。
结果：相当于左外连接和右外连接的合并。

总结

连接类型	核心规则	是否保留未匹配行	重复列处理
一般连接	按任意条件（如A> B）拼接匹配行	否	保留所有列
等值连接	按“等于”条件拼接匹配行	否	保留重复列
自然连接	按同名列自动等值连接，去重重复列	否	去重同名列
左外连接	保留左表所有行，右表不匹配行填NULL	是（左表全保留）	同等值连接
右外连接	保留右表所有行，左表不匹配行填NULL	是（右表全保留）	同等值连接
全外连接	保留两表所有行，不匹配行填NULL	是（两表全保留）	同等值连接

二、连接查询是什么

1. 什么是连接查询？

一句话总结：同时查询多个表的数据，就叫连接查询。
比如：想查「学生姓名」和「对应的课程成绩」，但「姓名」在学生表，「成绩」在课程表，这时候就需要把两个表「连起来」查。

2. 为什么需要连接查询？

场景举例：

• 学生表：存学生姓名、学号等信息。
• 课程表：存学号、课程名、成绩等信息。
• 如果想知道「张三的数学成绩」，就需要用「学号」把两个表连起来，才能拿到完整的信息。

3. 连接查询的基本结构

1. FROM子句：告诉计算机要查哪些表

SELECT ... FROM 表1, 表2;  -- 最基础的写法，用逗号分隔多个表  

注意：

• 可以是真实的表，也可以是视图（暂时先理解为“虚拟表”）。
• 表名太多时，建议用别名简化，比如：

  SELECT ... FROM 学生表 AS s, 课程表 AS c;  -- s和c是表的别名  
  

2. WHERE子句：告诉计算机如何“连接”表

核心逻辑：用一个条件，把两个表中「有关系的数据」匹配起来。
格式1：用比较运算符（最常用）

WHERE 表1.字段 = 表2.字段;  -- 最常见的是“等于”（=）  

举例：用学号连接学生表和课程表

SELECT s.姓名, c.成绩  
FROM 学生表 AS s, 课程表 AS c  
WHERE s.学号 = c.学号;  -- 连接条件：两个表的学号相等  

格式2：用BETWEEN（较少用，了解即可）

WHERE 表1.字段 BETWEEN 表2.字段1 AND 表2.字段2;  

举例：查价格在某个区间的商品（假设表1存商品名，表2存价格区间）

SELECT a.商品名  
FROM 商品表 AS a, 价格表 AS b  
WHERE a.价格 BETWEEN b.最低价格 AND b.最高价格;  

4. 连接字段的要求

1. 类型必须可比：

   • 比如两个字段都是「整数」（学号）或都是「文本」（姓名），否则无法匹配。
   • ✅ 正确：学生表.学号（整数）= 课程表.学号（整数）
   • ❌ 错误：学生表.学号（整数）= 课程表.学号（文本）

2. 名字可以不同：

   • 只要含义一致，字段名可以不一样。
   • 举例：学生表用「student_id」，课程表用「sid」，但都是学号，依然可以连接：

     WHERE 学生表.student_id = 课程表.sid;  
     

5. 总结

1. 确定要查哪些表（写在FROM后面）。
2. 找到表之间的关联字段（比如学号、订单号等）。
3. 用WHERE子句写出连接条件（通常是「表1.字段 = 表2.字段」）。

三、连接查询

1. 等值与非等值的连接查询

在连接查询中，根据连接条件使用的运算符不同，可分为等值连接和非等值连接。

• 等值连接：当连接条件使用“=”运算符时，就叫做等值连接，这是最常用的连接方式。
• 它的作用是把两个表中连接字段值相等的记录匹配在一起。
• 比如，想知道每个学生的选课情况，学生信息在Student表，选课信息在SC表，就可以用学号（Sno）作为连接字段，把两个表中Sno相同的记录对应起来，查询语句如下：

SELECT Student.*, SC.*
FROM  Student, SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno

这条语句会把Student表和SC表中Sno相等的所有记录组合展示出来，*表示显示两个表的所有列。

• 非等值连接：除了“=”之外，使用其他运算符（如>、<、BETWEEN等）进行连接条件判断的，就是非等值连接。例如，根据成绩区间来匹配学生和对应的课程评价，就可能用到BETWEEN等非等值运算符，但日常使用频率相比等值连接要低一些。

2. 自然连接查询

自然连接是等值连接的“升级版”，它在等值连接的基础上，进一步优化了查询结果的展示。

• 核心特点：自然连接会自动去掉结果中重复的属性列，让查询结果更简洁清晰。
• 比如Student表和SC表都有Sno列，自然连接后，只会显示一个Sno列。
• 使用要点：
  1. SELECT子句：手动选择不重复的列，避免重复显示连接字段。例如查询学生及其选课信息时，只选Student.Sno，而不是同时选Student.Sno和SC.Sno。
  2. WHERE子句：依然要包含等值连接条件，用来匹配两个表的记录，这和等值连接的条件写法一样。
• 示例：想查询每个学生的详细信息和选修课程的课程号与成绩，使用自然连接的SQL语句如下：

SELECT Student.Sno, Sname, Ssex, Sbirthdate, Smajor, Cno, Grade
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno = SC.Sno; 

这条语句通过Student.Sno = SC.Sno进行等值连接，SELECT子句选取了不重复且需要展示的列，最终得到简洁又完整的查询结果。

3. 复合条件连接查询

在实际查询中，我们常常不仅需要连接表，还想筛选出特定条件的数据，这时就需要 复合条件连接查询。

• 核心原理：在 WHERE 子句中，同时包含连接条件和选择条件，用 AND 连接起来。
  • 连接条件：用于匹配多个表的关联字段（和前面的等值连接类似）。
  • 选择条件：用于筛选出符合特定要求的记录（比如成绩大于90分、课程号等于某个值）。
• 举例：想查询选修了 81002 号课程且成绩在 90 分以上的学生学号和姓名，就需要：
  1. 用 Student.Sno=SC.Sno 连接 Student 表和 SC 表（连接条件）；
  2. 用 SC.Cno='81002' AND SC.Grade>90 筛选出符合课程和成绩要求的记录（选择条件）。

  SELECT Student.Sno, Sname
  FROM Student, SC
  WHERE Student.Sno=SC.Sno AND SC.Cno='81002' AND SC.Grade>90;
  

  这条语句会先把两个表连接起来，再筛选出同时满足三个条件的记录，最终只显示学号和姓名。

4. 自身连接查询

有时候，我们需要从 同一个表 中找出不同记录之间的关系，这时就需要 自身连接。

• 关键操作：给同一个表起 两个不同的别名，让它“扮演”两个角色，区分不同记录。
  • 例如：把 Course 表命名为 A 和 B，A 代表课程本身，B 代表课程的先修课。
  • 因为属性名（如 Cno、Cpno）都相同，所以必须用别名前缀（A.Cno、B.Cpno）明确区分。
• 应用场景举例：
  1. 查询课程的间接先修课：想知道每门课“先修课的先修课”，可以用自身连接：

  SELECT A.Cno, B.Cpno
  FROM Course A, Course B
  WHERE A.Cpno=B.Cno and B.Cpno IS NOT NULL
  

  这里用 A.Cpno=B.Cno 连接 A 和 B，表示 A 的先修课是 B，再筛选出 B 还有先修课（B.Cpno IS NOT NULL）的记录。
  2. 查询选修多门课的学生：想找出至少选修了 2 门课的学生学号，有两种方法：
  • 自身连接法：把 SC 表命名为 A 和 B，通过 A.Sno = B.Sno and A.Cno!= B.Cno 找出同一个学生选修的不同课程。

  select distinct A.Sno
  from SC A, SC B
  where A.Sno = B.Sno and A.Cno!= B.Cno
  

  • 分组统计法：用 GROUP BY 和 HAVING 直接统计每个学生的选课数量。

  select sno from sc
  group by sno having count(*)>=2
  

5.外连接查询

1. 外连接与普通连接的区别

• 普通连接：只输出满足连接条件的记录（两表匹配的部分）。
• 外连接：除了匹配的记录，还会保留某一侧表中不满足条件的记录，未匹配的字段用 NULL 填充。

2. 外连接的类型

• 左外连接（LEFT OUTER JOIN）：保留左表的所有记录，右表无匹配的字段填 NULL。
  示例：查询所有学生及其选修课程（包括未选课的学生）

  SELECT Student.Sno, Sname, Cno, Grade 
  FROM Student LEFT JOIN SC ON Student.Sno = SC.Sno;
  

  • 即使学生未选课，左表（Student）的记录也会保留，右表（SC）字段为 NULL。

• 右外连接（RIGHT OUTER JOIN）：保留右表的所有记录，左表无匹配的字段填 NULL。
  示例：查询所有课程的选修成绩（包括未被选修的课程）

  SELECT Course.Cno, Cname, AVG(Grade) AS avg_grade
  FROM Course RIGHT JOIN SC ON Course.Cno = SC.Cno
  GROUP BY Course.Cno;
  

  • 即使课程无人选修，右表（Course）的记录也会保留，左表（SC）字段为 NULL。

• 全外连接（FULL OUTER JOIN）：保留左右两表的所有记录，无匹配的字段填 NULL。
  注意：MySQL 不支持全外连接，可通过 UNION 合并左、右外连接结果实现。

3. MySQL 外连接语法

-- 左外连接
表1 LEFT JOIN 表2 ON 连接条件  -- 右外连接
表1 RIGHT JOIN 表2 ON 连接条件  

6. 多表连接查询

1. 什么是多表连接？

• 对 3个或以上表 进行连接查询，需至少 n-1 个连接条件（n 为表的数量）。

2. 多表连接的两种写法

• 传统写法（逗号分隔表名，用 WHERE 指定条件）
  示例：查询学生学号、姓名、课程名及成绩

  SELECT Student.Sno, Sname, Cname, Grade
  FROM Student, SC, Course
  WHERE Student.Sno = SC.Sno AND SC.Cno = Course.Cno;
  

• JOIN…ON 写法（更清晰）

  SELECT Student.Sno, Sname, Cname, Grade
  FROM Student 
  JOIN SC ON Student.Sno = SC.Sno  -- 学生表与选课表连接
  JOIN Course ON SC.Cno = Course.Cno; -- 选课表与课程表连接
  

3. 多表连接示例

场景：查询计算机专业学生选修“数据库系统概论”的成绩，按成绩降序排列

SELECT SC.Sno, Sname, Grade
FROM Student, SC, Course
WHERE Student.Sno = SC.Sno AND  -- 学生表与选课表连接SC.Cno = Course.Cno AND  -- 选课表与课程表连接Cname = '数据库系统概论' AND  -- 筛选课程名Smajor = '计算机科学与技术'  -- 筛选专业
ORDER BY Grade DESC;  -- 按成绩降序

4. 多表连接的注意事项

• 连接顺序：先连接两张表，再逐步添加其他表，避免笛卡尔积（结果行数爆炸）。
• 别名简化：给表起短别名（如 Student AS S），方便书写和阅读。
• 条件完整性：确保每个表都通过连接条件关联，否则会生成无意义的笛卡尔积。

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