Лекция №2:Введение в язык SQL

 

SQL (Structured Query Language) - Структурированный Язык Запросов - стандартный язык запросов по работе с реляционными БД. Язык SQL появился после реляционной алгебры, и его прототип был разработан в конце 70-х годов в компании IBM Research. Он был реализован в первом прототипе реляционной СУБД фирмы IBM System R. В дальнейшем этот язык применялся во многих коммерческих СУБД и в силу своего широкого распространения постепенно стал стандартом «де-факто» для языков манипулирования данными в реляционных СУБД.

. Стандарт на язык SQL был выпущен Американским национальным институтом стандартов (ANSI) в 1986 г.,

Первый международный стандарт языка SQL был принят в 1989 г. (далее мы будем называть его SQL/89 или SQL1). Иногда стандарт SQL1 также называют стандартом ANSI/ISO, и подавляющее большинство доступных на рынке СУБД поддерживают этот стандарт полностью. Однако развитие информационных технологий, связанных с базами данных, и необходимость реализации переносимых приложений потребовали в скором времени доработки и расширения первого стандарта SQL.

В конце 1992 г. был принят новый международный стандарт языка SQL, который в дальнейшим будем называть SQL/92 или SQL2. И он не лишен недостатков, но в то же время является существенно более точным и полным, чем SQL/89. В настоящий момент большинство производителей СУБД внесли изменения в свои продукты так, чтобы они в большей степени удовлетворяли стандарту SQL2.

В 1999 году появился новый стандарт, названный SQL3. Если отличия между стандартами SQL1 и SQL2 во многом были количественными, то стандарт SQL3 соответствует качественным серьезным преобразованиям. В SQL3 введены новые типы данных, при этом предполагается возможность задания сложных структурированных типов данных, которые в большей степени соответствуют объектной ориентации. Наконец, добавлен раздел, который вводит стандарты на события и триггеры, которые ранее не затрагивались в стандартах, хотя давно уже широко использовались в коммерческих СУБД. В стандарте определены возможности четкой спецификации триггеров как совокупности события и действия. В качестве действия могут выступать не только последовательность операторов SQL, но и операторы управления ходом выполнения программы. В рамках управления транзакциями произошел возврат к старой модели транзакций, допускающей точки сохранения (savepoints).  Возможность указания в операторе отката ROOLBACK точек возврата позволит откатывать транзакцию не в начало, а в промежуточную ранее сохраненную точку. Такое решение повышает гибкость реализации сложных алгоритмов обработки информации.

В настоящее время действует стандарт, принятый в 2003 году (SQL:2003) с небольшими модификациями, внесёнными позже в 2008 г.

        Data Definition Language (DDL)

        Data Manipulation Language (DML)

        Transaction Control Language (TCL)

        Data Control Language (DCL)

        Cursor Control Language (CCL)

Располагая технологией доступа к данным, можно наконец подумать и о том, каким образом следует манипулировать самими данными и метаданными. Способы манипуляции могут быть специфичными для данной СУБД (например, использование объектов клиентской части этой СУБД для доступа к объектам баз данных) или для данного механизма доступа к данным. Тем не менее существует более или менее универсальный способ манипуляции данными, поддерживаемый почти всеми серверными реляционными СУБД и большинством универсальных механизмов доступа к данным (в том числе при использовании их совместно с настольными СУБД). Этот способ - применение языка SQL (Structured Query Language - язык структурированных запросов). Ниже мы рассмотрим назначение и особенности этого языка, а также изучим, как с его помощью извлекать и суммировать данные, добавлять, удалять и модифицировать записи, защищать данные от несанкционированного доступа, создавать базы данных.

Structured Query Language представляет собой непроцедурный язык, используемый для управления данными реляционных СУБД. Термин «непроцедурный» означает, что на данном языке можно сформулировать, что нужно сделать с данными, но нельзя проинструктировать, как именно это следует сделать. Иными словами, в этом языке отсутствуют алгоритмические конструкции, такие как метки, операторы цикла, условные переходы и др.

Существует три уровня соответствия стандарту ANSI - начальный, промежуточный и полный. Многие производители серверных СУБД, такие как IBM, Informix, Microsoft, Oracle и Sybase, применяют собственные реализации SQL, основанные на стандарте ANSI (отвечающие как минимум начальному уровню соответствия стандарту) и содержащие некоторые расширения, специфические для данной СУБД.

 

Как работает SQL

Давайте рассмотрим, как работает SQL. Предположим, что имеется база данных, управляемая с помощью какой-либо СУБД. Для извлечения из нее данных используется запрос, сформулированный на языке SQL. СУБД обрабатывает этот запрос, извлекает запрашиваемые данные и возвращает их. Этот процесс схематически изображен на рис. 1.

Как мы увидим позже, SQL позволяет не только извлекать данные, но и определять структуру данных, добавлять и удалять данные, ограничивать или предоставлять доступ к данным, поддерживать ссылочную целостность.

 

Обратите внимание на то, что SQL сам по себе не является ни СУБД, ни отдельным продуктом. Это язык, применяемый для взаимодействия с СУБД и являющийся в определенном смысле ее неотъемлемой частью.  

 

Операторы SQL

SQL содержит примерно 40 операторов для выполнения различных действий внутри СУБД. Ниже приводится краткое описание категорий этих операторов.     

Data Definition Language (DDL)

Data Definition Language содержит операторы, позволяющие создавать, изменять и уничтожать базы данных и объекты внутри них (таблицы, представления и др.). Эти операторы перечислены в табл. 1.

CREATE TABLE       

Применяется для добавления новой таблицы к базе данных

DROP TABLE  

Применяется для удаления таблицы из базы данных

ALTER TABLE

Применяется для изменения структуры имеющейся таблицы

CREATE VIEW

Применяется для добавления нового представления к базе данных

DROP VIEW     

Применяется для удаления представления из базы данных

CREATE INDEX        

Применяется для создания индекса для данного поля

DROP INDEX   

Применяется для удаления существующего индекса

CREATE SCHEMA    

Применяется для создания новой схемы в базе данных

DROP SCHEMA        

Применяется для удаления схемы из базы данных

 

CREATE DOMAIN    

Применяется для создания нового домена

ALTER DOMAIN      

Применяется для переопределения домена

DROP DOMAIN        

Применяется для удаления домена из базы данных

Data Manipulation Language (DML)

Data Manipulation Language содержит операторы, позволяющие выбирать, добавлять, удалять и модифицировать данные. Обратите внимание на то, что эти операторы не обязаны завершать транзакцию, внутри которой они вызваны. Операторы DML представлены в табл. 2.

SELECT  

Применяется для выбора данных

INSERT   

Применяется для добавления строк к таблице

DELETE  

Применяется для удаления строк из таблицы

UPDATE

Применяется для изменения данных

Иногда оператор SELECT относят к отдельной категории, называемой Data Query Language (DQL).      

 

Transaction Control Language (TCL)

Операторы Transaction Control Language применяются для управления изменениями, выполненными группой операторов DML. Операторы TCL представлены в табл. 3.

COMMIT

Применяется для завершения транзакции и сохранения изменений в базе данных

ROLLBACK     

Применяется для отката транзакции и отмены изменений в базе данных

SET TRANSACTION

Применяется для установки параметров доступа к данным в текущей транзакции

Data Control Language (DCL)

Операторы Data Control Language, иногда называемые операторами Access Control Language, применяются для осуществления административных функций, присваивающих или отменяющих право (привилегию) использовать базу данных, таблицы в базе данных, а также выполнять те или иные операторы SQL. Операторы DCL представлены в табл. 4.

GRANT   

Применяется для присвоения привилегии

REVOKE

Применяется для отмены привилегии

Cursor Control Language (CCL)

Операторы Cursor Control Language используются для определения курсора, подготовки SQL-предложений для выполнения, а также для некоторых других операторов. Операторы CCL представлены в табл. 5.

DECLARE CURSOR  

Применяется для определения курсора для запроса

EXPLAIN

Применяется для описания плана запроса. Этот оператор представляет собой расширение SQL для Microsoft SQL Server 7.0. Он не обязан выполняться в других СУБД. Например, в случае Oracle следует использовать оператор EXPLAIN PLAN

 

OPEN CURSOR         

Применяется для открытия курсора при получении результатов запроса

FETCH    

Применяется для получения строки из результатов запроса

CLOSE CURSOR       

Применяется для закрытия курсора

PREPARE         

Применяется для подготовки оператора SQL для выполнения

EXECUTE        

Применяется для выполнения оператора SQL

DESCRIBE       

Применяется для описания подготовленного запроса

Все операторы SQL имеют вид, показанный на рис. 2.

Каждый оператор SQL начинается с глагола, представляющего собой ключевое слово, определяющее, что именно делает этот оператор (SELECT, INSERT, DELETE...). В операторе содержатся также предложения, содержащие сведения о том, над какими данными производятся операции. Каждое предложение начинается с ключевого слова, такого как FROM, WHERE и др. Структура предложения зависит от его типа - ряд предложений содержит имена таблиц или полей, некоторые могут содержать дополнительные ключевые слова, константы или выражения.    

Все современные серверные СУБД (а также многие популярные настольные СУБД) содержат в своем составе утилиты, позволяющие выполнить SQL-предложение и ознакомиться с его результатом. В частности, клиентская часть Oracle содержит в своем составе утилиту SQL Plus, а Microsoft SQL Server - утилиту SQL Query Analyzer. Именно этой утилитой мы воспользуемся для демонстрации возможностей SQL, а в качестве базы данных, над которой мы будем «экспериментировать», возьмем базу данных NorthWind, входящую в комплект поставки Microsoft SQL Server 7.0. В принципе, можно использовать другую базу данных и любую другую утилиту, способную выполнять в этой базе данных SQL-предложения и отображать результаты (или даже написать свою, используя какое-либо средство разработки - Visual Basic, Delphi, C++Builder и др.). Однако на всякий случай рекомендуется сделать резервную копию этой базы данных.

Преимущества языка SQL

 

Язык SQL является основой многих СУБД, т.к. отвечает за физическое структурирование и запись данных на диск, а также за чтение данных с диска, позволяет принимать SQL-запросы от других компонентов СУБД и пользовательских приложений. Таким образом, SQL - мощный инструмент, который обеспечивает пользователям, программам и вычислительным системам доступ к информации, содержащейся в реляционных базах данных.

 

Основные достоинства языка SQL заключаются в следующем:

стандартность - как уже было сказано, использование языка SQL в программах стандартизировано международными организациями;

независимость от конкретных СУБД - все распространенные СУБД используют SQL, т.к. реляционную базу данных можно перенести с одной СУБД на другую с минимальными доработками;

возможность переноса с одной вычислительной системы на другую - СУБД может быть ориентирована на различные вычислительные системы, однако приложения, созданные с помощью SQL, допускают использование как для локальных БД, так и для крупных многопользовательских систем;

реляционная основа языка - SQL является языком реляционных БД, поэтому он стал популярным тогда, когда получила широкое распространение реляционная модель представления данных. Табличная структура реляционной БД хорошо понятна, а потому язык SQL прост для изучения;

возможность создания интерактивных запросов - SQL обеспечивает пользователям немедленный доступ к данным, при этом в интерактивном режиме можно получить результат запроса за очень короткое время без написания сложной программы;

возможность программного доступа к БД - язык SQL легко использовать в приложениях, которым необходимо обращаться к базам данных. Одни и те же операторы SQL употребляются как для интерактивного, так и программного доступа, поэтому части программ, содержащие обращение к БД, можно вначале проверить в интерактивном режиме, а затем встраивать в программу;

обеспечение различного представления данных - с помощью SQL можно представить такую структуру данных, что тот или иной пользователь будет видеть различные их представления. Кроме того, данные из разных частей БД могут быть скомбинированы и представлены в виде одной простой таблицы, а значит, представления пригодны для усиления защиты БД и ее настройки под конкретные требования отдельных пользователей;

возможность динамического изменения и расширения структуры БД - язык SQL позволяет манипулировать структурой БД, тем самым обеспечивая гибкость с точки зрения приспособленности БД к изменяющимся требованиям предметной области;

поддержка архитектуры клиент-сервер - SQL - одно из лучших средств для реализации приложений на платформе клиент-сервер. SQL служит связующим звеном между взаимодействующей с пользователем клиентской системой и серверной системой, управляющей БД, позволяя каждой из них сосредоточиться на выполнении своих функций.