ЯЗЫК SQL: МАНИПУЛИРОВАНИЕ ДАННЫМИ

В ЭТОЙ ЛЕКЦИИ...

· Назначение языка Structure Query Language (SQL) и его особая роль при работе с базами данных.

· История возникновения и развития языка SQL.

· Запись операторов языка SQL.

· Выборка информации из баз данных с помощью оператора SELECT.

· построение операторов SQL, характеризующихся следующими особенностями:

· применение конструкции WHERE для выборки строк, удовлетворяющих различным условиям;

· сортировка результатов выполнения запроса с помощью конструкции ORDER BY;

· использование агрегирующих функций языка SQL;

· группирование выбранных данных с помощью конструкции GROUP BY;

· применение подзапросов;

· применение соединений таблиц;

· применение операций с множествами (UNION, INTERSECT, EXCEPT).

· Внесение изменений в базу данных с помощью операторов INSERT, UPDATE и DELETE.

Одним из языков, появившихся в результате разработки реляционной модели данных, является SQL, который в настоящее время получил очень широкое распространение и фактически превратился в стандартный язык реляционных баз данных. Стандарт на язык SQL был выпущен Национальным институтом стандартизации США (ANSI) в 1986 году, а в 1987 году Международная организация по стандартизации (ISO) приняла этот стандарт в качестве международного. В настоящее время язык SQL поддерживается сотнями СУБД различных типов, разработанных для самых разнообразных вычислительных платформ, начиная от персональных компьютеров и заканчивая мэйнфреймами.

В этой лекции используется определение языка SQL, данное в стандарте ISO.

Введение в язык SQL

В этой части рассмотрим назначение языка SQL, познакомимся с его историей и проанализируем причины, по которым он приобрел в настоящее время столь большое значение для приложений баз данных.

Назначение языка SQL

Любой язык, предназначенный для работы с базами данных, должен предоставлять пользователю следующие возможности:

· создавать базы данных и таблицы с полным описанием их структуры;

· выполнять основные операции манипулирования данными, такие как вставка, модификация и удаление данных из таблиц;

· выполнять простые и сложные запросы.

Кроме того, язык работы с базами данных должен решать все указанные выше задачи при минимальных усилиях со стороны пользователя, а структура и синтаксис его команд должны быть достаточно просты и доступны для изучения.

И, наконец, язык должен быть универсальным, т.е. отвечать некоторому признанному стандарту, что позволит использовать один и тот же синтаксис и структуру команд при переходе от одной СУБД, к другой. Современный стандарт языка SQL удовлетворяет практически всем этим требованиям.

SQL является примером языка преобразования данных, или же языка, предназначенного для работы с таблицами с целью преобразования входных данных к требуемому выходному виду. Язык SQL, который определен стандартом ISO, имеет два основных компонента:

· язык Data Definition Language (DDL), предназначенный для определения структур базы данных и управления доступом к данным;

· язык Data Manipulation Language (DML), предназначенный для выборки и обновления данных.

До появления стандарта SQL3 язык SQL включал только команды определения и манипулирования данными; в нем отсутствовали какие-либо команды управления ходом вычислений. Другими словами, в этом языке не было команд IF ... THEN ...ELSE, GO TO, DO ... WHILE и любых других, предназначенных для управления ходом вычислительного процесса. Подобные задачи должны были решаться программным путем, с помощью языков программирования или управления заданиями, либо интерактивно, в результате действий, выполняемых самим пользователем. По причине подобной незавершенности, с точки зрения организации вычислительного процесса, язык SQL мог использоваться двумя способами. Первый предусматривал интерактивную работу, заключающуюся во вводе пользователем с терминала отдельных операторов SQL. Второй состоял во внедрении операторов SQL в программы на процедурных языках.

Достоинства языка SQL3, формальное определение которого принято в 1999 году:

· Язык SQL относительно прост в изучении.

· Это непроцедурный язык, поэтому в нем необходимо указывать, какая информация должна быть получена, а не как ее можно получить. Иначе говоря, язык SQL не требует указания методов доступа к данным.

· Как и большинство современных языков, SQL поддерживает свободный формат записи операторов. Это означает, что при вводе отдельные элементы операторов не связаны с фиксированными позициями на экране.

· Структура команд задается набором ключевых слов, представляющих собой обычные слова английского языка, такие как CREATE TABLE -Создать таблицу, INSERT - Вставить, SELECT -Выбрать.

Например:

CREATE TABLE [Продажи] ( (S), [Наименование объекта] VARCHAR(15), [Стоимость] DECIMAL(7,2));

INSERT INTO [Объект] VALUES ("SG16", "Brown", 8300);

SELECT , [Наименование объекта], [Стоимость];

FROM [Продажи]

WHERE [Стоимость] > 10000;

· Язык SQL может использоваться широким кругом пользователей, включая администраторов баз данных (АБД), руководящий персонал компании, прикладных программистов и множество других конечных пользователей разных категорий.

В настоящее время для языка SQL существуют международные стандарты, формально определяющие его как стандартный язык создания и манипулирования реляционными базами данных, каковым он фактически и является.

История языка SQL

История реляционной модели данных, и косвенно языка SQL, началась в 1970 году с публикации основополагающей статьи Е. Ф. Кодда, который в то время работал в исследовательской лаборатории корпорации IBM в Сан-Хосе. В 1974 году Д. Чемберлен, работавший в той же лаборатории, публикует определение языка, получившего название "Structured English Query Language", или SEQUEL. В 1976 году была выпущена переработанная версия этого языка, SEQUEL/2; впоследствии его название пришлось изменить на SQL по юридическим соображениям - аббревиатура SEQUEL уже использовалась филологами. Но до настоящего времени многие по-прежнему произносят аббревиатуру SQL как "сиквэл", хотя официально ее рекомендуется читать как "эс-кю-эл".

В 1976 году на базе языка SEQUEL/2 корпорация IBM выпустила прототип СУБД, имевший название "System R". Назначение этой пробной версии состояло в проверке осуществимости реализации реляционной модели. Помимо прочих положительных аспектов, важнейшим из результатов выполнения этого проекта можно считать разработку собственно языка SQL, Однако корни этого языка уходят в язык SQUARE (Specifying Queries as Rational Expressions), который являлся предшественником проекта System R. Язык SQUARE был разработан как исследовательский инструмент для реализации реляционной алгебры посредством фраз, составленных на английском языке.

В конце 1970-х годов, компанией, которая ныне превратилась в корпорацию Oracle, была выпущена СУБД Oracle. Пожалуй, это самая первая из коммерческих реализаций реляционной СУБД, построенной на использовании языка SQL.

Чуть позже появилась СУБД INGRES, использовавшая язык запросов QUEL.

Этот язык был более структурированным, чем SQL, но семантика его менее близка к обычному английскому языку. Позднее, когда SQL был принят как стандартный язык реляционных баз данных, СУБД INGRES была полностью переведена на его использование. В 1981 году корпорация IBM выпустила свою первую коммерческую реляционную СУБД под названием SQL/DS (для среды DOS/VSE). В 1982 году вышла в свет версия этой системы для среды VM/CMS, а в 1983 году - для среды MVS, но уже под названием DB2.

В 1982 году Национальный институт стандартизации США (ANSI) начал работу над языком Relation Database Language (RDL), руководствуясь концептуальными документами, полученными от корпорации IBM. В 1983 году к этой работе подключилась Международная организация по стандартизации (ISO). Совместные усилия обеих организаций увенчались выпуском стандарта языка SQL. От названия RDL в 1984 году отказались, а черновой проект языка был переработан с целью приближения к уже существующим реализациям языка SQL.

Исходный вариант стандарта, который был выпущен ISO в 1987 году, вызвал волну критических замечаний. В частности, Дейт, известный исследователь в этой области, указывал, что в стандарте опущены важнейшие функции, включая средства обеспечения ссылочной целостности, и некоторые реляционные операторы.

Кроме того, он отметил чрезмерную избыточность языка - один и тот же запрос можно было записать в нескольких различных вариантах. Большая часть критических замечаний была признана справедливой, и необходимые коррективы были внесены в стандарт еще до его публикации. Однако было решено, что важнее выпустить стандарт как можно быстрее, чтобы он смог исполнять роль общей основы, на которой и сам язык, и его реализации могли бы развиваться далее, чем дожидаться, пока будут определены и согласованы все функции, которые разные специалисты считают обязательными для подобного языка.

В 1989 году ISO опубликовала дополнение к стандарту, в котором определялись функции поддержки целостности данных. В 1992 году была выпущена первая, существенно пересмотренная версия стандарта ISO, которую иногда называют SQL2 или SQL-92. Хотя некоторые из функций были определены в этом стандарте впервые, многие из них уже были полностью или частично реализованы в одной или нескольких коммерческих реализациях языка SQL.

А следующая версия стандарта, которую принято называть SQL3, была выпущена только в 1999 году. Эта версия содержит дополнительные средства поддержки объектно-ориентированных функций управления данными.

Функции, которые добавляются к стандарту языка разработчиками коммерческих реализаций, принято называть расширениями. Например, в стандарте языка SQL определено шесть различных типов данных, которые могут храниться в базах данных. Во многих реализациях этот список дополняется разнообразными расширениями. Каждая из реализаций языка называется диалектом. Не существует двух совершенно идентичных диалектов, как в настоящее время не существует и ни одного диалекта, полностью соответствующего стандарту ISO.

Более того, поскольку разработчики баз данных вводят в системы все новые функциональные средства, они постоянно расширяют свои диалекты языка SQL, в результате чего отдельные диалекты все больше и больше отличаются друг от друга. Однако основное ядро языка SQL остается более или менее стандартизованным во всех реализациях.

Хотя исходные концепции языка SQL были разработаны корпорацией IBM, его важность очень скоро подтолкнула и других разработчиков к созданию собственных реализаций. В настоящее время на рынке доступны буквально сотни продуктов, построенных на использовании языка SQL, причем постоянно приходится слышать о выпуске все новых и новых версий,

Язык SQL

Итак, мы в общих чертах познакомились с основными понятиями теории баз данных , установили и настроили для работы MySQL . Теперь самое время научиться манипулировать данными, хранящимися в базах данных . Для этого нам понадобится SQL – структурированный язык запросов. Этот язык дает возможность создавать, редактировать и удалять информацию, хранящуюся в базах данных , создавать новые базы данных и многое другое. SQL является стандартом ANSI (Американский национальный институт стандартов) и ISO (Международная организация по стандартизации).

Немного истории

Первый международный стандарт языка SQL был принят в 1989 г., его часто называют SQL /89 . Среди недостатков этого стандарта выделяют в первую очередь то, что многие важные свойства он устанавливал как определяемые в реализации. Отсюда произошло множество расхождений в реализациях языка разными производителями. Кроме того, высказывались претензии по поводу отсутствия в этом стандарте упоминаний о практических аспектах языка, таких как его встраивание в язык программирования Си.

Следующий международный стандарт языка SQL был принят в конце 1992 г. И стал называться SQL /92 . Он получился гораздо более точным и полным, чем SQL /89 , хотя и не был лишен недостатков. В настоящее время большинство систем почти полностью реализуют этот стандарт. Однако, как известно, прогресс не остановишь, и в 1999 году появился новый стандарт SQL :1999, также известный как SQL3 . SQL3 характеризуется как «объектно-ориентированный SQL » и является основой нескольких объектно-реляционных систем управления базами данных (например, ORACLE8 компании Oracle, Universal Server компании Informix и DB2 Universal Database компании IBM). Этот стандарт является не просто слиянием SQL -92 и объектной технологии. Он содержит ряд расширений традиционного SQL , а сам документ составлен таким образом, чтобы добиться более эффективной работы в области стандартизации в будущем.

Если говорить о MySQL , то она соответствует начальному уровню SQL92, содержит несколько расширений этого стандарта и стремится к полной поддержке стандарта ANSI SQL99, но без ущерба для скорости и качества кода.

Далее, говоря об основах языка SQL , будем придерживаться его реализации в СУБД MySQL .

Основные операторы языка SQL

Функции любой СУБД включают:

1. создание, удаление, изменение базы данных (БД);
2. добавление, изменение, удаление, назначение прав пользователя;
3. внесение, удаление и изменение данных в БД (таблиц и записей);
4. выборку данных из БД.

К первым двум функциям имеют доступ только администраторы СУБД или привилегированные пользователи. Рассмотрим, как решаются последние две задачи (на самом деле это семь задач).

Прежде чем что-либо делать с данными, нужно создать таблицы, в которых эти данные будут храниться, научиться изменять структуру этих таблиц и удалять их, если потребуется. Для этого в языке SQL существуют операторы CREATE TABLE , ALTER TABLE и DROP TABLE .

Оператор CREATE TABLE

mysql>CREATE TABLE Persons (id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, first_name VARCHAR(50), last_name VARCHAR(100), death_date INT, description TEXT, photo INT, citienship CHAR(50) DEFAULT "Russia"); Пример 10.1. Создание таблицы Persons

С помощью специфичной для MySql команды SHOW можно просмотреть существующие базы данных , таблицы в базе данных и поля в таблице.

Показать все базы данных :

mysql>SHOW databases;

Сделать текущей базу данных book и показать все таблицы в ней:

mysql>use book; mysql>show tables;

Показать все столбцы в таблице Persons :

mysql> show columns from Persons;

Оператор DROP TABLE

Оператор DROP TABLE удаляет одну или несколько таблиц. Все табличные данные и определения удаляются, так что при работе с этой командой следует соблюдать осторожность.

Синтаксис:

DROP TABLE имя_таблицы [, имя_таблицы,...]

В версии MySQL 3.22 и более поздних можно использовать ключевые слова IF EXISTS , чтобы предупредить ошибку, если указанные таблицы не существуют.

Опции RESTRICT и CASCADE позволяют упростить перенос программы с других СУБД . В данный момент они не задействованы.

mysql> DROP TABLE IF EXISTS Persons, Artifacts, test; Пример 10.2. Использование оператора DROP TABLE

Оператор ALTER TABLE

Оператор ALTER TABLE обеспечивает возможность изменять структуру существующей таблицы. Например, можно добавлять или удалять столбцы, создавать или уничтожать индексы или переименовывать столбцы либо саму таблицу. Можно также изменять комментарий для таблицы и ее тип.

Синтаксис:

ALTER TABLE имя_таблицы alter_specification [, alter_specification ...]

Можно производить следующие изменения в таблице (все они записываются в alter_specification ):

• добавление поля:

  ADD определение_столбца

  ADD (определение_столбца, определение_столбца,...)

• добавление индексов:

  ADD INDEX [имя_индекса] (имя_индексируемого_столбца,...) или ADD PRIMARY KEY (имя_индексируемого_столбца,...) или ADD UNIQUE [имя_индекса] (имя_индексируемого_столбца,...) или ADD FULLTEXT [имя_индекса] (имя_индексируемого_столбца,...)

• изменение поля:

  ALTER имя_столбца {SET DEFAULT literal | DROP DEFAULT} или CHANGE старое_имя_столбца определение_столбца или MODIFY определение_столбца

• удаление поля, индекса, ключа:

  DROP имя_столбца DROP PRIMARY KEY DROP INDEX имя_индекса

• переименование таблицы:

  RENAME новое_имя_таблицы

• переупорядочение полей таблицы:

  ORDER BY поле

  опции_таблицы

Если оператор ALTER TABLE используется для изменения определения типа столбца, но DESCRIBE имя_таблицы показывает, что столбец не изменился, то, возможно, MySQL игнорирует данную модификацию по одной из причин, описанных в специальном разделе документации. Например, при попытке изменить столбец VARCHAR на CHAR MySQL будет продолжать использовать VARCHAR , если данная таблица содержит другие столбцы с переменной длиной.

Оператор ALTER TABLE во время работы создает временную копию исходной таблицы. Требуемое изменение выполняется на копии, затем исходная таблица удаляется, а новая переименовывается. Это делается для того, чтобы в новую таблицу автоматически попадали все обновления, кроме неудавшихся. Во время выполнения ALTER TABLE исходная таблица доступна для чтения другими клиентами. Операции обновления и записи в этой таблице приостанавливаются, пока не будет готова новая таблица. Следует отметить, что при использовании любой другой опции для ALTER TABLE , кроме RENAME , MySQL всегда будет создавать временную таблицу, даже если данные, строго говоря, и не нуждаются в копировании (например, при изменении имени столбца).

Пример10.3 . Добавим в созданную таблицу Persons поле для записи года рождения человека:

mysql> ALTER TABLE Persons ADD bday INTEGER AFTER last_name; Пример 10.3. Добавление в таблицу Persons поля для записи года рождения человека

Итак, мы научились работать с таблицами: создавать, удалять и изменять их. Теперь разберемся, как делать то же самое с данными, которые в этих таблицах хранятся.

Оператор SELECT

Оператор SELECT применяется для извлечения строк, выбранных из одной или нескольких таблиц. То есть с его помощью мы задаем столбцы или выражения, которые надо извлечь (select_выражения ), таблицы (table_references ), из которых должна производиться выборка, и, возможно, условие (where_definition ), которому должны соответствовать данные в этих столбцах, и порядок, в котором эти данные нужно выдать.

Кроме того, оператор SELECT можно использовать для извлечения строк, вычисленных без ссылки на какую-либо таблицу. Например, чтобы вычислить, чему равно 2*2 , нужно просто написать

mysql> SELECT 2*2;

Упрощенно структуру оператора SELECT можно представить следующим образом:

Квадратные скобки означают, что использование находящегося в них оператора необязательно, вертикальная черта | означает перечисление возможных вариантов. После ключевого слова ORDER BY указывают имя столбца, число (целое беззнаковое) или формулу и способ упорядочения (по возрастанию – ASC , или по убыванию – DESC ). По умолчанию используется упорядочение по возрастанию.

Когда в select_выражении мы пишем «* », это значит выбрать все столбцы. Кроме «* » в select_выражения могут использоваться функции типа max , min и avg .

Пример 10.4 . Выбрать из таблицы Persons все данные, для которых поле first_name имеет значение "Александр" :

Выбрать название и описание (title , description ) артефакта под номером 10:

Оператор INSERT

Оператор INSERT вставляет новые строки в существующую таблицу. Оператор имеет несколько форм. Параметр имя_таблицы во всех этих формах задает таблицу, в которую должны быть внесены строки. Столбцы, для которых задаются значения, указываются в списке имен столбцов (имя_столбца ) или в части SET .

Синтаксис:

INSERT имя_таблицы [(имя_столбца,...)] VALUES (выражение,...),(...),...

Эта форма команды INSERT вставляет строки в соответствии с точно указанными в команде значениями. В скобках после имени таблицы перечисляются столбцы, а после ключевого слова VALUES – их значения.

Например:

mysql> INSERT INTO Persons (last_name, bday) VALUES ("Иванов", "1934");

вставит в таблицу Persons строку, в которой значения фамилии (last_name ) и даты рождения (bday ) будут заданы соответственно как «Иванов» и «1934».

INSERT имя_таблицы [(имя_столбца,...)] SELECT ...

Эта форма команды INSERT вставляет строки, выбранные из другой таблицы или таблиц.

Например:

вставит в таблицу Artifacts в поле «автор» (author ) значение идентификатора, выбранного из таблицы Persons по условию, что фамилия человека Иванов.

INSERT имя_таблицы SET имя_столбца=выражение, имя_столбца=выражение, ...

Например:

mysql> INSERT INTO Persons SET last_name="Петров", first_name="Иван";

Эта команда вставит в таблицу Persons в поле last_name значение «Петров», а в поле first_name – строку «Иван».

Форма INSERT ... VALUES со списком из нескольких значений поддерживается в версии MySQL 3.22.5 и более поздних. Синтаксис выражения имя_столбца=выражение поддерживается в версии MySQL 3.22.10 и более поздних.

Действуют следующие соглашения.

• Если не указан список столбцов для INSERT ... VALUES или INSERT ... SELECT , то величины для всех столбцов должны быть определены в списке VALUES() или в результате работы SELECT . Если порядок столбцов в таблице неизвестен, для его получения можно использовать DESCRIBE имя_таблицы .
• Любой столбец, для которого явно не указано значение, будет установлен в свое значение по умолчанию. Например, если в заданном списке столбцов не указаны все столбцы в данной таблице, то не упомянутые столбцы устанавливаются в свои значения по умолчанию.
• Выражение expression может относиться к любому столбцу, который ранее был внесен в список значений. Например, можно указать следующее:

  mysql> INSERT INTO имя_таблицы (col1,col2) VALUES(15,col1*2);

  Но нельзя указать:

  mysql> INSERT INTO имя_таблицы (col1,col2) VALUES(col2*2,15);

Мы еще не обсудили три необязательных параметра, присутствующих во всех трех формах команды: LOW_PRIORITY , DELAYED и IGNORE .

Параметры LOW_PRIORITY и DELAYED используются, когда с таблицей работает большое число пользователей. Они предписывают устанавливать приоритет данной операции перед операциями других пользователей. Если указывается ключевое слово LOW_PRIORITY , то выполнение данной команды INSERT будет задержано до тех пор, пока другие клиенты не завершат чтение этой таблицы. В этом случае клиент должен ожидать, пока данная команда вставки не будет завершена, что в случае интенсивного использования таблицы может потребовать значительного времени. В противоположность этому команда INSERT DELAYED позволяет данному клиенту продолжать операцию сразу же, независимо от других пользователей.

Если в команде INSERT указывается ключевое слово IGNORE , то все строки, имеющие дублирующиеся ключи PRIMARY или UNIQUE в этой таблице, будут проигнорированы и не внесены в таблицу. Если не указывать IGNORE , то данная операция вставки прекращается при обнаружении строки, имеющей дублирующееся значение существующего ключа.

Оператор UPDATE

Синтаксис:

Оператор UPDATE обновляет значения существующих столбцов таблицы в соответствии с введенными значениями. В выражении SET указывается, какие именно столбцы следует модифицировать и какие величины должны быть в них установлены. В выражении WHERE , если оно присутствует, задается, какие строки подлежат обновлению. В остальных случаях обновляются все строки. Если задано выражение ORDER BY , то строки будут обновляться в указанном в нем порядке.

Если указывается ключевое слово LOW_PRIORITY , то выполнение данной команды UPDATE задерживается до тех пор, пока другие клиенты не завершат чтение этой таблицы.

Если указывается ключевое слово IGNORE , то команда обновления не будет прервана, даже если возникнет ошибка дублирования ключей. Строки, из-за которых возникают конфликтные ситуации, обновлены не будут.

Если в выражении, которое задает новое значение столбца, используется имя этого поля, то команда UPDATE использует для этого столбца его текущее значение. Например, следующая команда устанавливает столбец death_date в значение, на единицу большее его текущей величины:

mysql> UPDATE Persons SET death_date=death_date+1;

В версии MySQL 3.23 можно использовать параметр LIMIT # , чтобы убедиться, что было изменено только заданное количество строк.

Например, такая операция заменит в первой строке нашей таблицы экспонатов название title на строку «Ламповая ЭВМ»:

mysql> UPDATE Artifacts SET title="Ламповая ЭВМ" Limit 1;

Оператор DELETE

Оператор DELETE удаляет из таблицы имя_таблицы строки, удовлетворяющие заданным в where_definition условиям, и возвращает число удаленных записей.

Если оператор DELETE запускается без определения WHERE , то удаляются все строки.

Синтаксис:

Например, следующая команда удалит из таблицы Persons

Функциональные возможности языка SQL

Основные функциональные возможности языка SQL приведены ниже.

Определение данных. Эта функция SQLпредставляет собой описание структуры поддерживаемых данных и организацию реляционных отношений (таблиц). Для ее реализации предназначены операторы создания базы данных, создания таблиц и доступа к данным.

Создание базы данных . Для создания новой базы данных используется оператор CREATE DATABASE. В структуре оператора указывается имя создаваемой базы данных.

Создание таблиц. Базовая таблица создается с помощью оператора CREATE TABLE. В этом операторе указываются имена полей, типы данных для них, длина (для некоторых типов данных). В SQL используются следующие типы данных:

INTEGER – целое число;

CHAR – символьное значение;

VARCHAR – символьное значение, сохраняются только непустые символы;

DECIMAL – десятичное число;

FLOAT – число с плавающей запятой;

DOUBLE PRECISION – удвоенная точность с плавающей точкой;

DATETIME – дата и время;

BOOL – булевое значение.

В операторе создания таблицы указываются ограничения на значения столбцов и на таблицу. Возможные ограничения показаны в табл. 4.8

Таблица 4.8 Ограничения на определяемые данные

Для реляционной модели данных существенным является указания внешнего ключа(FOREIGNKEY). При объявлении внешних ключей необходимо наложить соответствующие ограничения на столбец, например, NOT NULL.

В SQL-предложении CHECK обозначает семантические ограничения, обеспечивающие целостность данных, чтобы, например, ограничить множество допустимых значения определенного столбца.

Нельзя использовать оператор создания таблицы несколько раз для одной и той же таблицы. Если после ее создания обнаружились неточности в ее определении, то внести изменения можно с помощью оператора ALTER TABLE. Этот оператор предназначен для изменения структуры существующей таблицы: можно удалить или добавить поле к существующей таблице.

Манипулирование данными. SQL позволяет пользователю или прикладной программе изменять содержимое базы данных путем вставки новых данных, удаления или модификации существующих данных.

Вставка новых данных является процедурой добавления строк в базу данных и выполняется с помощью оператора INSERT.

Модификация данных предполагает изменения значений в одном или нескольких столбцах таблицы и выполняется с помощью оператора UPDATE. Пример:

SET сумма=сумма+1000.00

WHERE сумма>0

Удаление строк из таблицы осуществляется с помощью оператора DELETE. Синтаксис оператора имеет вид:

FROM таблица

Предложение WHERE не является обязательным, однако, если его не включить, то будут удалены все записи таблицы. Полезно использовать оператор SELECT c тем же синтаксисом, что и оператор DELETE, чтобы предварительно проверить, какие записи будут удалены.

Обеспечение целостности данных. Язык SQL позволяет определить достаточно сложные ограничения целостности, удовлетворение которым будет проверяться при всех модификациях базы данных. Контроль за результатами транзакций, обработка возникающих ошибок и координирование параллельной работы с базой данных нескольких приложений или пользователей обеспечивается операторами COMMIT(фиксирует удачное окончание текущей транзакции и начало новой) и ROLLBACK (необходимость отката – автоматического восстановления состояния базы данных на начало транзакции)

Выборка данных – одна из важнейших функций базы данных, которой соответствует оператор SELECT. Пример использования оператора был рассмотрен в предыдущем разделе.

В SQL можно создавать вложенные последовательности запросов (подзапросы). Существуют определенные типы запросов, которые лучше реализовывать с помощью подзапросов. К таким запросам относятся так называемые проверки существования. Предположим, что требуется получить данные о студентах, которые не имеют оценку «семь баллов». Если будет возвращено пустое множество, то это означает лишь одно – у каждого студента есть, по крайней мере, одна такая оценка.

Связывание таблиц . Операторы языка SQL позволяют извлекать данные более чем из одной таблицы. Одна из возможностей сделать это заключается в связывании таблиц по одному общему полю.

В операторе SELECT должно присутствовать ограничение на совпадение значений определенного столбца (поля). Тогда из связанных таблиц будут извлекаться только те строки, в которых значения заданного столбца совпадают. Название столбца указывается только вместе с названием таблицы; в противном случае оператор будет неоднозначным.

Можно использовать другие типы связывания таблиц: оператор INTER JOIN (внутреннее соединение) обеспечивает присутствие в результирующем наборе записей, совпадающие значения в связанных полях. Внешние соединения (OUTER JOIN) позволяют включить в результат запроса все строки из одной таблицы и соответствующие им строки из другой

Управление доступом. SQL обеспечивает синхронизацию обработки базы данных различными прикладными программами, защиту данных от несанкционированного доступа.

Доступ к данным в многопользовательской среде регулируется с помощью операторов GRANT и REVOKE. В каждом операторе необходимо указать пользователя, объект (таблицу, представление), по отношению к которому задаются полномочия, и сами полномочия. Например, оператор GRANT задает пользователю Х возможность производить выборку данных из таблицы ТОВАР:

GRANT SELECT ON ТОВАР TO X

Оператор REVOKE аннулирует все предоставленные ранее полномочия.

Встраивание SQL в прикладные программы . Реальные приложения обычно написаны на других языках, генерирующих код на языке SQL и передающих их в СУБД в виде текста в формате ASCII.

Стандартом фирмы IBM для SQL-продуктов регламентировано использование встроенного языка SQL. При написании прикладной программы ее текст представляет собой смесь команд основного языка программирования (например, C, Pascal, Cobol, Fortran, Assembler) и команд SQL со специальным префиксом, например. ExecSQL. Структура SQL-предложений расширена для размещения переменных основного языка в SQL-конструкции.

SQL-процессор видоизменяет вид программы в соответствии с требованиями компилятора основного языка программирования. Функция компилятора состоит в трансляции (перевод) программы с исходного языка программирования на язык, близкий к машинному. После компиляции прикладная программа (приложение) представляет собой самостоятельный модуль.

Диалекты языка SQL

В современных реляционных СУБД для описания и манипулирования данными используются диалекты языка SQL. Подмножество языка SQL, позволяющее создавать и описывать БД, называется DDL (Data Definition Language).

Первоначально язык SQL назывался SEQUEL(Structured English Query Language), потом SEQUEL/2, а затем просто – SQL. Сегодня язык SQL –фактический стандарт для реляционных СУБД.

Первый стандарт языка появился в 1989 г. – SQL-89 и поддерживался практически всеми коммерческими реляционными СУБД. Он имел общий характер и допускал широкое толкование. Достоинствами SQL-89 можно считать стандартизацию синтаксиса и семантики операторов выборки и манипулирования данными, а также фиксацию средств ограничения целостности базы данных. Однако в нем отсутствовал такой важный раздел как манипулирование схемой базы данных. Неполнота стандарта SQL-89 привела к появлению в 1992г. следующей версии языка SQL.

SQL2 (или SQL-92) охватывает практически все необходимые проблемы: манипулирование схемой базы данных, управление транзакциями и сессиями, поддерживает архитектуры клиент-сервер или средства разработки приложений.

Дальнейшим шагом развития языка является вариант SQL 3. Эта версия языка дополняется механизмом триггеров, определением произвольного типа данных, объектным расширением.

В настоящее время существует три уровня языка: начальный, промежуточный и полный. Многие производители своих СУБД применяют собственные реализации SQL, основанные как минимум на начальном уровне соответствующего стандарта ANSI, и содержащие некоторые расширения, специфические для той или иной СУБД. В табл. 4.9 приведены примеры диалектов SQL.

Таблица 4.9 Диалекты языка SQL

СУБД	Язык запросов
СУБД System R	SQL
DB2	SQL
Access	SQL
SYBASE SQL Anywhere	Watcom-SQL
SYBASE SQL Server	Transact_SQL
My SQL	SQL
Oracle	PL/SQL

В объектно-ориентированных БД используется язык объектных запросов OQL (Object Query Language). За основу языка OQL была взята команда SELECT языка SQL2 и добавлены возможность направлять запрос к объекту или коллекции объектов, а также возможность вызывать методы в рамках одного запроса.

Совместимость многих используемых диалектов SQL обусловливает совместимость СУБД. Так, СУБД SYBASE SQL Anywhere максимально, насколько это возможно для СУБД такого класса, совместима с СУБД SYBASE SQL Server. Одной из сторон такой совместимости является поддержка в SYBASE SQL Anywhere такого диалекта языка SQL как Transact-SQL . Этот диалект используется в SYBASE SQL Server и может применяться в SYBASE SQL Anywhere наряду с собственным диалектом языка SQL - Watcom-SQL .

Контрольные вопросы

1. Как можно классифицировать СУБД?

2. Какие модели баз данных существуют?

3. Что является основными элементами инфологических моделей?

4. Какие типы связей между сущностями существуют?

5. Что такое ER-диаграммы и для чего они используются?

6. Что позволяет делать процедура нормализации таблиц?

7. Назовите языковые и программные средства СУБД?

8. К каому типу относится СУБД MS Access?

9. Назовите основные объекты СУБД MS Access?

10. Для чего используются основные операторы языка SQL?

PHP и базы данных

Средства эффективного хранения и выборки больших объемов информации внесли огромный вклад в успешное развитие Интернета. Обычно для хранения информации используются базы данных. Работа таких известных сайтов, как Yahoo, Amazon и Ebay, в значительной степени зависит от надежности баз данных, хранящих громадные объемы информации. Конечно, поддержка баз данных ориентирована не только на интересы гигантских корпораций -- в распоряжении web-программистов имеется несколько мощных реализаций баз данных, распространяемых по относительно низкой цене (а то и бесплатно).

Правильная организация базы данных обеспечивает более быстрые и гибкие возможности выборки данных. Она существенно упрощает реализацию средств поиска и сортировки, а проблемы прав доступа к информации решаются при помощи средств контроля за привилегиями, присутствующими во многих системах управления базами данных (СУБД). Кроме того, упрощаются процессы репликации и архивации данных.

Глава начинается с подробного описания выборки и обновления данных в MySQL -- вероятно, самой популярной СУБД, используемой в PHP (http://www.mysql.com). На примере MySQL будет показано, как в PHP происходят загрузка и обновление данных в базе; мы рассмотрим базовые средства поиска и сортировки, используемые во многих web-приложениях. Затем мы перейдем к реализованной в PHP поддержке ODBC (Open Data Base Connectivity) -- обобщенного интерфейса, который может использоваться для одновременного соединения с разными СУБД. Поддержка ODBC в PHP будет продемонстрирована на примере соединения и выборки данных из базы данных Microsoft Access. Глава завершается проектом, в котором PHP и СУБД MySQL используются для создания иерархического каталога с информацией об избранных сайтах. При включении в каталог новых сайтов пользователь относит их к одной из стандартных категорий, определяемых администратором сайта.

Прежде чем переходить к обсуждению MySQL, я хочу сказать несколько слов об SQL -- самом распространенном языке для работы с базами данных. Язык SQL заложен в основу практически всех существующих СУБД. Чтобы перейти к рассмотрению примеров работы с базами данных, необходимо хотя бы в общих чертах представлять, как работает SQL.

SQL обычно описывается как стандартный язык, используемый для взаимодействия с реляционными базами данных (см. ниже). Однако SQL не является языком программирования, как С, C++ или PHP. Скорее, это интерфейсное средство для выполнения различных операций с базами данных, предоставляющее в распоряжение пользователя стандартный набор команд. Возможности SQL не ограничиваются выборкой данных из базы. В SQL поддерживаются разнообразные возможности для взаимодействия с базой данных, в том числе:

• определение структуры данных -- определение конструкций, используемых при хранении данных;
• выборка данных -- загрузка данных из базы и их представление в формате, удобном для вывода;
• обработка данных -- вставка, обновление и удаление информации;
• контроль доступа -- возможность разрешения/запрета выборки, вставки, обновления и удаления данных на уровне отдельных пользователей;
• контроль целостности данных -- сохранение структуры данных при возникновении таких проблем, как параллельные обновления или системные сбои.

Обратите внимание: в определении SQL было сказано, что этот язык предназначен для работы с реляционными базами данных. В реляционных СУБД данные организуются в виде набора взаимосвязанных таблиц. Связи между таблицами реализуются в виде ссылок на данные других таблиц. Таблицу можно представить себе как двухмерный массив, в котором расположение каждого элемента характеризуется определенными значениями строки и столбца. Пример реляционной базы данных изображен на рис. 11.1.

Рис. 11.1. Пример реляционной базы данных

Как видно из рис. 11.1, каждая таблица состоит из строк (записей) и столбцов (полей). Каждому полю присваивается уникальное (в рамках данной таблицы) имя. Обратите внимание на связь между таблицами customer и orders, обозначенную стрелкой. В информацию о заказе включается короткий идентификатор клиента, что позволяет избежать избыточного хранения имени и прочих реквизитов клиента. В изображенной базе данных существует еще одна связь -- между таблицами orders и products. Эта связь устанавливается по полю prod_id, в котором хранится идентификатор товара, заказанного данным клиентом (определяемого полем custjd). Наличие этих связей позволяет легко ссылаться на полные данные клиента и товара по простым идентификаторам. Правильно организованная база данных превращается в мощное средство организации и эффективного хранения данных с минимальной избыточностью. Запомните эту базу данных, я буду часто ссылаться на нее в дальнейших примерах.

Итак, как же выполняются операции с реляционными базами данных? Для этого в SQL существует специальный набор общих команд -- таких, как SELECT, INSERT, UPDATE и DELETE. Например, если вам потребуется получить адрес электронной почты клиента с идентификатором 2001cu (см. рис. 11.1), достаточно выполнить следующую команду SQL:

SELECT cust_email FROM customers WHERE custjd = "2001cu"

Все вполне логично, не правда ли? В обобщенном виде команда выглядит так:

SELECT имя_поля FROM имя_таблицы [ WHERE условие ]

Квадратные скобки означают, что завершающая часть команды является необязательной. Например, для получения адресов электронной почты всех клиентов из таблицы customers достаточно выполнить следующий запрос:

SELECT cust_email FROM customers

Предположим, вы хотите включить в таблицу products новую запись. Простейшая команда вставки выглядит так:

INSERT into products VALUES ("1009pr", "Red Tomatoes", "1.43");

Если позднее эти данные потребуется удалить, воспользуйтесь следующей командой:

DELETE FROM products WHERE prod_id = 1009r";

Существует много разновидностей команд SQL, и полное их описание выходит за рамки этой книги. На эту тему вполне можно написать отдельную книгу! Я постарался сделать так, чтобы команды SQL, используемые в примерах, были относительно простыми, но достаточно реальными. В Web существует много учебной информации и ресурсов, посвященных SQL. Некоторые ссылки приведены в конце этого раздела.

Записывать команды SQL символами верхнего регистра необязательно. Впрочем, я предпочитаю именно такую запись, поскольку она помогает различать компоненты запроса.

Раз вы читаете эту книгу, вероятно, вас интересует вопрос, как же организуется работа с базами данных в среде Web? Как правило, сначала при помощи какого-

либо интерфейсного языка (PHP, Java или Perl) создается соединение с базой данных, после чего программа обращается к базе с запросами, используя стандартный набор средств. Интерфейсный язык можно рассматривать как своего рода «клей», связывающий базу данных с Web. Я перехожу к своему любимому интерфейсному языку -- PHP.

На сегодняшний день курсы SQL "для чайников" становятся все более популярными. Это можно очень просто объяснить, ведь в современном мире все чаще можно встретить так называемые "динамичные" веб-сервисы. Они отличаются достаточно гибкой оболочкой и основываются на Все начинающие программисты, которые решили посвятить сайтов, прежде всего записываются на курсы SQL "для чайников".

Зачем изучать данный язык?

Прежде всего SQL учат с целью дальнейшего создания самых разнообразных приложений для одного из самых популярных на сегодняшний день движков блогов - WordPress. После прохождения нескольких простых уроков вы уже сможете создавать запросы любой сложности, что только подтверждает простоту этого языка.

Что такое SQL?

Или язык структурированных запросов, был создан с одной-единственной целью: определять предоставлять к ним доступ и обрабатывать их за достаточно короткие промежутки времени. Если вы знаете SQL-значение, тогда вам будет понятно, что этот сервер относят к так называемым "непроцедурным" языкам. То есть в его возможности входит всего лишь описание каких-либо компонентов или результатов, которые вы хотите увидеть в будущем на сайте. Но при не указывает на то, какие точно результаты собирается получить. Каждый новый запрос в этом языке является как бы дополнительной "надстройкой". Именно в таком порядке, в каком они введены в базе данных, запросы и будут исполняться.

Какие процедуры можно совершать с помощью этого языка?

Несмотря на свою простоту, база данных SQL позволяет создать достаточно много самых разнообразных запросов. Так что же вы сможете делать, если выучите этот важный в программировании язык?

• создавать самые разнообразные таблицы;
• получать, хранить и изменять полученные данные;
• изменять структуры таблиц на свое усмотрение;
• объединять полученную информацию в единые блоки;
• вычислять полученные данные;
• обеспечивать полную защиту информации.

Какие команды являются самыми популярными в данном языке?

Если вы решили посетить курсы SQL "для чайников", тогда вы получите подробную информацию о командах, которые используются в создании запросов с его помощью. Самыми распространенными на сегодняшний день являются такие:

1. DDL - является командой, которая определяет данные. Она используется для того, чтобы создавать, изменять и удалять самые разнообразные объекты в базе.
2. DCL - является командой, которая управляет данными. Ее используют для предоставления доступа разным пользователям к информации в базе, а также чтобы использовать таблицы или представления.
3. TCL - команда, которая управляет разнообразного рода транзакциями. Ее главной целью является определение хода транзакции.
4. DML - манипулирует полученными данными. В ее задачу входит позволение пользователю перемещать различную информацию из базы данных или вносить туда ее.

Типы привилегий, которые существуют в этом сервере

Под привилегиями подразумеваются те действия, которые может выполнить тот или иной пользователь в соответствии со своим статусом. Самой минимальной, безусловно, является обычный вход в систему. Конечно же, со временем привилегии могут меняться. Старые будут удаляться, а новые добавляться. На сегодняшний день, все те, кто проходит курсы SQL Server "для чайников", знают, что существует несколько типов разрешенных действий:

1. Объектный тип - пользователю разрешается выполнять какую-либо команду только по отношению к определенному объекту, который находится в базе данных. При этом для разных объектов привилегии отличаются. Они также привязываются не только к тому или иному пользователю, но и к таблицам. Если кто-либо, пользуясь своими возможностями, создал таблицу, то он считается ее владельцем. Поэтому в его праве назначать новые привилегии для других пользователей, связанные с информацией в ней.
2. Системный тип - это так называемые авторские права на данные. Пользователи, которые получили такие привилегии, могут создавать различные объекты в базе.

История создания SQL

Этот язык был создан исследовательской лабораторией IBM в 1970 году. В то время название его было несколько иным (SEQUEL), но через несколько лет использования его поменяли, немного сократив. Несмотря на это, даже сегодня многие известные мировые специалисты в области программирования все еще произносят название по старинке. Создана была SQL с одной-единственной целью - изобрести язык, который был бы настолько простым, что его могли бы без особых проблем выучить даже простые пользователи Интернета. Интересен тот факт, что на то время SQL был не единственным подобным языком. В Калифорнии еще одна группа специалистов разработала похожий Ingres, но он так и не стал широко распространенным. До 1980 года существовало несколько вариаций SQL, которые лишь в некоторой мере отличались друг от друга. Чтобы предотвратить замешательства, в 1983-м был создан стандартный его вариант, который популярен и сегодня. Курсы SQL "для чайников" позволяют узнать намного больше о сервисе и полностью изучить его за несколько недель.