PostgreSQL15——子查询

子查询（Subquery）是指嵌套在其他SELECT、INSERT、UPDATE 以及 DELETE 语句中的查询语句。

一、派生表

FROM 子句中的子查询被称为派生表（Derived table），语法如下：

SELECT column1, column2, ...
FROM (subquery) AS table_alias;

其中子查询相当于创建了一个临时表 table_alias。以下语句用于获取每个部门的总月薪：

SELECT d.department_name, ds.sum_salary
FROM departments d
JOIN (SELECT department_id, SUM(salary) AS sum_salaryFROM employeesgroup by department_id) ds
ON d.department_id = ds.department_id;

其中，子查询返回了部门编号和部门月薪合计；然后再和 departments 表进行连接查询。

二、IN操作符

如果WHERE 子查询返回多个记录，可以使用 IN 操作符进行条件过滤：

SELECT d.department_id, d.department_name
FROM departments d
WHERE d.department_id in (SELECT department_id FROM employees WHEREhire_date >= date '2008-01-01');

以上查询返回了存在 2008 年01 月 01 日以后入职员工的部门。如果想要返回包含该日期之前入职的员工的部门，可以使用 NOT IN 操作符。

三、ALL操作符

ALL 操作符与比较运算符一起使用，可以将一个值与子查询返回的列表进行比较：

SELECT first_name, last_name, salary
FROM employees
WHERE salary > all (SELECT salary FROM employees WHERE department_id = 80);

以上语句返回了月薪比销售部门（department_id = 80）所有员工都高的员工。其他比较运算符也可以与 ALL 进行组合，例如 salary < ALL 表示月薪比销售部门所有员工都低的员工。

四、ANY操作符

ANY 操作符和 ALL 操作符使用方法类似，只是效果不同：

SELECT first_name, last_name, salary
FROM employees
WHERE salary > any (SELECT salary FROM employees WHERE department_id = 80);

以上语句返回了月薪比销售部门（department_id = 80）任何员工高的员工。ANY 也可以和其他比较运算符一起使用，例如= ANY 实际上和 IN 的作用相同。另外，SOME 和 ANY 是同义词。

五、关联子查询

以上所有示例中的子查询都可以独立运行，因为它们没有使用到外部查询中的信息。还有另一类子查询，它们会引用外部查询中的列，因而与外部查询产生关联，被称为关联子查询。

以下语句返回月薪大于所在部门平均月薪的员工：

SELECT first_name, last_name, salary
FROM employees o
WHERE o.salary > (SELECT avg(salary) FROM employees i WHERE i.department_id = o.department_id);

我们可以看到，子查询中使用了外查询的字段（o.department_id）。对于外部查询中的每个员工，运行子查询返回他/她所在部门的平均月薪，然后传递给外部查询进行判断。

关联子查询对于外查询中的每一行都会运行一次（数据库可能会对此进行优化），而非关联子查询在整个查询运行时只会执行一次。

以下语句在 SELECT 列表中使用关联子查询，返回每个部门的总月薪，和上文第一个示例相同：

SELECT d.department_name, (SELECT SUM(salary)FROM employees eWHERE e.department_id = d.department_id) AS sum_salary
FROM departments d
ORDER BY d.department_name;

六、横向子查询

一般来说，子查询只能引用外查询中的字段，而不能使用同一层级中其他表中的字段。例如：

-- Error case
SELECT d.department_name, t.avg_salary
FROM departments d
JOIN (SELECT avg(e.salary) AS avg_salaryFROM employees eWHERE e.department_id = d.department_id) t;ERROR:  syntax error at or near ";"
LINE 7:  WHERE e.department_id = d.department_id) t;^ SQL state: 42601
Character: 177

以上语句在 JOIN 中引用了左侧 departments 表中的字段，产生了语法错误。为此，我们需要使用横向子查询（LATERAL subquery）。通过增加 LATERAL 关键字，子查询可以引用左侧表中的列：

SELECT d.department_name, t.sum_salary
FROM departments d
CROSS JOIN LATERAL (SELECT sum(e.salary) AS sum_salaryFROM employees eWHERE e.department_id = d.department_id) t;

以上语句同样返回了每个部门的名称和总月薪。

七、EXISTS 操作符

EXISTS 操作符用于检查子查询结果的存在性。如果子查询返回任何结果， EXISTS 返回True；否则，返回False。

SELECT d.department_id, d.department_name
FROM departments d
WHERE exists (SELECT 1 FROM employees WHERE department_id = d.department_id and hire_date >= date '2008-01-01');

以上示例返回了存在 2008 年 01 月 01 日以后入职员工的部门，与上文中的 IN 操作符示例相同。

NOT EXISTS 操作符执行相反的操作，即子查询不返回任何结果，NOT EXISTS 返回 True；否则，返回False。

NOT IN 用于检查某个值是否属于（=）子查询的结果列表，

NOT EXISTS 只检查子查询结果的存在性。如果子查询的结果中存在 NULL，NOT EXISTS 结果为 True；但是，NOT IN 结
果为 False，因为 NOT (X = NULL) 的结果为 NULL。例如：

SELECT d.department_id, d.department_name
FROM departments d
WHERE not exists (SELECT 1 FROM employees WHERE department_id = d.department_id);

以上语句查找没有任何员工的部门，结果返回了 16 条记录。如果使用 NOT IN 操作符：

SELECT d.department_id, d.department_name
FROM departments d
WHERE d.department_id not in (SELECT department_id FROM employees);

查询没有返回任何结果，因为有一个员工不属于任何部门，导致子查询的结果中包含NULL：

SELECT first_name, last_name, department_id
FROM employees
WHERE department_id is null;