数据库系统概论（十）SQL 嵌套查询 超详细讲解（附带例题表格对比带你一步步掌握）

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前言

• 在前几期博客中，我们探讨了 SQL 连接查询和单表查询技术。
• 从本节开始，我们将深入讲解 SQL 中嵌套查询的知识点。

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一、什么是嵌套查询？

核心概念：
嵌套查询就像“大问题拆分成小问题”，把一个查询（小问题）藏在另一个查询（大问题）里，层层解决。

1. 基础组成：查询块

• 查询块：一个完整的 SELECT-FROM-WHERE 语句，比如：

  SELECT Sno FROM SC WHERE Cno='81001'  -- 小问题：查选了81001课程的学号
  

• 嵌套：把小问题的结果，当作大问题的条件。大问题叫 外层查询（父查询），小问题叫 内层查询（子查询）。

2. 嵌套的两种常见位置

（1）藏在 FROM 子句里（当子查询是一张“临时表”）

示例：

SELECT Sname  -- 大问题：查学生姓名
FROM Student, (SELECT Sno FROM SC WHERE Cno='81001') AS SC1  -- 小问题：先查选了81001课的学号，当作临时表SC1
WHERE Student.Sno=SC1.Sno;  -- 用临时表SC1的学号，匹配学生表找姓名

逻辑：先得到选了81001课的学号列表（SC1），再从学生表中找到这些学号对应的姓名。

（2）藏在 WHERE 子句里（用子查询结果作条件）

示例：

SELECT Sname  -- 大问题：查学生姓名
FROM Student 
WHERE Sno IN (SELECT Sno FROM SC WHERE Cno='81002');  -- 小问题：查选了81002课的学号，用IN判断是否在其中

逻辑：先查选了81002课的学号，再在学生表中筛选出学号在这个列表里的学生姓名。

3. 多层嵌套

特点：子查询里还可以再套子查询（最多嵌套多少层？SQL标准没限制，但实际别写太复杂），像剥洋葱一样层层查询
示例：

SELECT Sname  -- 大问题：查“所有课程都选了”的学生姓名
FROM Student 
WHERE NOT EXISTS (  -- 外层：不存在“该学生没选的课程”SELECT * FROM Course WHERE NOT EXISTS (  -- 内层：不存在“该课程没被该学生选”SELECT * FROM SC WHERE Sno= Student.Sno  -- 学生学号AND Cno= Course.Cno  -- 课程编号)
);

逻辑：

1. 外层 NOT EXISTS：找“不存在没选的课程”的学生。
2. 内层 NOT EXISTS：对每门课程，检查“学生是否没选这门课”。
3. 两层结合：如果所有课程都被学生选了（内层都不存在没选的情况），外层就会选中该学生。

4. 子查询的限制：不能用 ORDER BY

• 原因：子查询只是给外层提供数据（比如学号列表），不需要排序，排序留给外层做。
• 正确做法：

  SELECT Sname 
  FROM Student 
  WHERE Sno IN (SELECT Sno FROM SC WHERE Cno='81002'  -- 内层不排序
  )
  ORDER BY Sname;  -- 排序放在外层
  

二、带有 IN 谓词的子查询

1. IN谓词的核心作用

一句话理解：

IN 就像“在名单里”，判断某个值是否在子查询返回的集合中。

场景举例：

想查“选了‘信息系统概论’这门课的学生”，可以分两步：

1. 先查这门课的课程号（比如81004）→ 得到一个“课程号名单”。
2. 再查选了这个课程号的学生学号 → 得到“学号名单”。
3. 最后从学生表中找出学号在“学号名单”里的学生 → 用 IN 判断是否在名单中。

2. 子查询 vs 连接查询

相同目标：查选修“信息系统概论”的学生学号和姓名。

（1）连接查询（表关联法）

SELECT Sno, Sname 
FROM Student 
JOIN SC ON Student.Sno = SC.Sno  -- 学生表和选课表用学号关联
JOIN Course ON SC.Cno = Course.Cno  -- 选课表和课程表用课程号关联
WHERE Course.Cname = '信息系统概论';  -- 直接通过表关联找到对应课程的学生

逻辑：把三张表“拼”在一起，像拼图一样直接找到符合条件的行。

（2）子查询（分步筛选法）

SELECT Sno, Sname 
FROM Student 
WHERE Sno IN (  -- 学号是否在“选了这门课的学号名单”里？SELECT Sno FROM SC WHERE Cno IN (  -- 课程号是否在“信息系统概论的课程号名单”里？SELECT Cno FROM Course WHERE Cname='信息系统概论'  -- 先查课程号)
);

逻辑：

• 最内层：先查“信息系统概论”的课程号（比如81004）→ 得到课程号名单。
• 中间层：再查选了这个课程号的学号 → 得到学号名单。
• 最外层：从学生表中筛选学号在名单里的学生 → 用 IN 做判断。

对比总结：

• 连接查询：适合“直接拼表关联”的简单场景，性能可能更高。
• 子查询：适合“分步解决问题”的逻辑，思路更清晰，尤其适合多层筛选。

3. 不相关子查询

定义：子查询的条件不依赖父查询，可以独立运行，结果直接给父查询用。
特点：

• 子查询先执行，结果是一个固定的集合（比如学号列表、课程号列表）。
• 父查询再用这个集合做条件筛选。

示例：查平均分高于85分的学生

SELECT Sno, Sname, Smajor  -- 父查询：从学生表找学生
FROM Student 
WHERE Sno IN (  SELECT Sno FROM SC  -- 子查询：先查平均分>85的学号GROUP BY Sno  -- 按学号分组，算每个学生的平均分HAVING AVG(grade) > 85  
);

执行步骤：

1. 子查询独立运行：按学号分组，算出平均分>85的学号列表（如{001, 003}）。
2. 父查询用 IN 判断学生学号是否在列表里，返回结果。

4. IN子查询的常见用法场景

场景描述	示例SQL（简化版）
查选了某课程的学生	SELECT 姓名 FROM 学生 WHERE 学号 IN (SELECT 学号 FROM 选课 WHERE 课程号='81002')
查某类课程的学生信息	多层IN嵌套，先查课程号，再查学号
查分组统计后的结果（如平均分）	SELECT ... WHERE 学号 IN (SELECT 学号 FROM 选课 GROUP BY 学号 HAVING AVG(成绩)>85)

三、带有比较运算符的子查询

1. 带比较运算符的子查询是什么？

核心思路：子查询的结果是一个单一值（比如一个数字、一个名字），这时可以用 > < = 等比较运算符，把这个单一值和父查询的数据做对比。

举个例子：

想查和“刘晨”同一个专业的学生。

• 子查询先找出刘晨的专业：SELECT Smajor FROM Student WHERE Sname = '刘晨'，结果是一个值（比如“计算机”）。
• 父查询用 = 比较，找出专业等于这个值的学生：

  SELECT Sno, Sname, Smajor 
  FROM Student
  WHERE Smajor = (子查询结果)
  

注意！
子查询必须跟在比较符后面，不能写反！
❌ 错误写法：WHERE (子查询) = Smajor
✅ 正确写法：WHERE Smajor = (子查询)

2. 子查询的分类

（1）不相关子查询

• 特点：子查询的条件不依赖父查询，可以先独立运行子查询，再把结果传给父查询。
• 执行顺序：先算子查询 → 得到结果 → 再用结果执行父查询。
• 例子：查刘晨同系的学生（子查询只需要查一次“刘晨的系”）。

  SELECT Sno, Sname, Sdept 
  FROM Student
  WHERE Sdept = (SELECT Sdept FROM Student WHERE Sname = '刘晨')
  

（2）相关子查询

• 特点：子查询的条件依赖父查询当前行的数据，需要父查询和子查询“联动”执行。
• 执行顺序：
  1. 父查询先取第一行数据，把相关值（比如学号）传给子查询；
  2. 子查询用这个值计算结果（比如该学号的平均分）；
  3. 父查询用结果判断当前行是否符合条件，符合就保留；
  4. 重复步骤1-3，直到处理完所有行。
• 例子：查每个学生超过自己平均分的课程成绩。

  SELECT Sno, Cno 
  FROM SC x  -- x是外层表的别名
  WHERE Grade >= (SELECT AVG(Grade) FROM SC y  -- y是内层表的别名WHERE y.Sno = x.Sno  -- 内层用x的学号找对应数据
  )
  

  通俗理解：
  • 先看第一个学生（比如学号20180001），子查询算出他的平均分是89；
  • 父查询检查他的每门课成绩是否≥89，符合条件的就选出来；
  • 再处理下一个学生，重复这个过程。

3. 经典案例：查每门课的最高分学生

需求：找出每门课成绩最高的学生的学号、课程号和成绩。
SQL写法：

SELECT sno, cno, grade 
FROM sc x
WHERE grade = (SELECT MAX(grade) FROM sc yWHERE y.cno = x.cno  -- 内层根据外层的课程号（x.cno）找最高分
)

执行逻辑：

1. 外层先取第一行数据（比如课程81001，学号20180001，成绩85）；
2. 子查询根据课程号81001，算出该课程的最高分是85；
3. 比较当前成绩85是否等于最高分85，等于就保留；
4. 处理下一行（比如课程81002，学号20180002，成绩98），子查询算出该课程最高分98，符合条件，保留；
5. 以此类推，直到所有行处理完。

四、带有ANY（SOME）或ALL谓词的子查询

1. 什么是ANY和ALL？

• ANY = 任意一个（只要满足集合中的某一个值）

• 类似“至少有一个行符合条件”。

• ALL = 所有（必须满足集合中的每一个值）

• 类似“所有行都要符合条件”。

举个生活例子：

• 如果你说“我要选一门 比ANY数学课分数高 的课” → 只要有一门数学课分数比它低就行；
• 如果你说“我要选一门 比ALL数学课分数高 的课” → 必须所有数学课分数都比它低！

2. ANY/ALL怎么用？

格式：
比较运算符 + ANY/ALL + (子查询)
比如：

• > ANY：大于子查询结果中的某个值
• < ALL：小于子查询结果中的所有值

常见搭配表：

需求	用ANY/ALL	等价于聚集函数	例子
等于集合中某个值	= ANY	IN	Sno IN (子查询) 等价于 Sno = ANY (子查询)
不等于集合中所有值	<> ALL	NOT IN	Sno NOT IN (子查询) 等价于 Sno <> ALL (子查询)
大于集合中最小的	> ANY	> MIN	比任意一个值大 → 只要大于最小值就行
大于集合中最大的	> ALL	> MAX	比所有值大 → 必须大于最大值
小于集合中最大的	< ANY	< MAX	比某个值小 → 只要小于最大值就行
小于集合中最小的	< ALL	< MIN	比所有值小 → 必须小于最小值

3. 经典案例

场景：学生表中有计算机专业和其他专业，想找非计算机专业中年龄相关的学生。

表结构：

Sname	Smajor	Sbirthdate
张三	计算机	2000-01-01
李四	信息安全	2001-03-08
王五	计算机	2000-12-31
赵六	数据科学	2002-06-12

案例1：查非计算机专业中，比计算机专业任意一个学生年龄小的学生（出生日期更晚）

需求翻译：只要比计算机专业里至少一个人年龄小（即出生日期晚于计算机专业的某个人）。

SELECT Sname, Smajor, Sbirthdate
FROM Student
WHERE Smajor <> '计算机'  -- 排除计算机专业AND Sbirthdate > ANY (SELECT Sbirthdate FROM Student WHERE Smajor = '计算机');

执行逻辑：

• 子查询先找出计算机专业的所有出生日期：2000-01-01 和 2000-12-31；
• > ANY 表示只要大于其中任意一个值就行 → 比如赵六的2002-06-12大于2000-01-01，符合条件。

等价写法：用MIN聚集函数

SELECT ...
WHERE Sbirthdate > (SELECT MIN(Sbirthdate) FROM Student WHERE Smajor='计算机');

（因为只要大于最小值，必然大于某个值）

案例2：查非计算机专业中，比计算机专业所有学生年龄都小的学生（出生日期更晚）

需求翻译：必须比计算机专业里所有人年龄都小（出生日期晚于计算机专业的所有人）。

SELECT Sname, Smajor, Sbirthdate
FROM Student
WHERE Smajor <> '计算机'  AND Sbirthdate > ALL (SELECT Sbirthdate FROM Student WHERE Smajor = '计算机');

执行逻辑：

• > ALL 表示必须大于所有值 → 计算机专业最大的出生日期是2000-12-31，只有赵六的2002-06-12大于它，所以只有赵六符合。

等价写法：用MAX聚集函数

SELECT ...
WHERE Sbirthdate > (SELECT MAX(Sbirthdate) FROM Student WHERE Smajor='计算机');

（必须大于最大值，才能大于所有值）

4. ANY/ALL和聚集函数的等价表

需求	用ANY/ALL	等价的聚集函数写法
大于某个值	> ANY	> MIN
大于所有值	> ALL	> MAX
小于某个值	< ANY	< MAX
小于所有值	< ALL	< MIN
等于某个值（IN）	= ANY	IN
不等于所有值（NOT IN）	<> ALL	NOT IN

五、带有 EXISTS 谓词的子查询

1. EXISTS谓词的基本概念

核心作用：判断子查询是否有结果，返回的是true或者false，并不关注子查询的具体内容。

• 当EXISTS后的子查询能查出数据（结果不为空）时，就返回true，此时外层查询的条件得以成立；
• 若子查询没有结果（结果为空），则返回false，外层查询的条件不成立。

语法格式：

WHERE EXISTS (子查询);
WHERE NOT EXISTS (子查询); -- 子查询为空时返回true

特别说明：

• 子查询通常用SELECT *，这是因为我们只关心子查询有没有结果，而不关心具体查出来的内容是什么。

2. 经典案例

案例1：查询选修了81001号课程的学生姓名。

使用EXISTS的写法：

SELECT Sname 
FROM Student 
WHERE EXISTS (SELECT * FROM SC WHERE Sno = Student.Sno AND Cno = '81001'
);

执行步骤：

1. 外层查询从Student表中取出一行数据，获取当前学生的学号，比如20180001；
2. 子查询开始执行，查看SC表中是否存在学号为20180001且课程号为81001的记录；
3. 若存在这样的记录，子查询返回true，那么这个学生的姓名就会被添加到结果中；
4. 若不存在，子查询返回false，该学生的姓名不会出现在结果里；
5. 重复上述步骤，直到处理完Student表中的所有行。

案例2：查询没有选修81001号课程的学生姓名。

使用NOT EXISTS的写法：

SELECT Sname 
FROM Student 
WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM SC WHERE Sno = Student.Sno AND Cno = '81001'
);

关键逻辑：

• 当子查询没有结果时，NOT EXISTS返回true，意味着这个学生没有选修该课程。

3. EXISTS与IN的对比

这两种方式在很多情况下可以实现相同的查询效果，但也存在一些差异。

场景	EXISTS	IN
查询选修了课程的学生	WHERE EXISTS (SELECT * FROM SC WHERE SC.Sno = Student.Sno)	WHERE Sno IN (SELECT Sno FROM SC)
适用情况	适合子查询结果集较大的情况，它是通过判断是否存在来筛选的	适合子查询结果集较小的情况，它需要先计算出子查询的所有结果

4. 用EXISTS实现全称量词查询

在SQL里没有直接表示全称量词（∀）的操作符，不过可以借助NOT EXISTS来间接实现。

案例：查询选修了全部课程的学生姓名。

需求理解：要找出这样的学生，对于所有课程而言，他们都有选修记录。
SQL写法：

SELECT Sname 
FROM Student 
WHERE NOT EXISTS (-- 查找一门课程SELECT * FROM Course WHERE NOT EXISTS (-- 检查该学生是否选修了这门课SELECT * FROM SC WHERE Sno = Student.Sno AND Cno = Course.Cno)
);

逻辑拆解：

• 从外层看，对于每个学生，先假设存在一门他没选修的课程；
• 中间的子查询负责遍历所有课程；
• 最内层的子查询去验证该学生是否选修了这门课程；
• 如果对于某门课程，学生没有选修记录，那么NOT EXISTS就会返回false，这个学生就不符合要求；
• 只有当所有课程都被学生选修了，也就是对于所有课程，内层子查询都能查到记录，NOT EXISTS才会返回true，这个学生才会被查询出来。

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以上就是这篇博客的全部内容，下一篇我们将继续探索更多精彩内容。

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