Tema 4. SQL. Juan Ignacio Rodríguez de León

Transcripción

1 Tema 4. SQL Juan Ignacio Rodríguez de León Resumen Este tema se centra exclusivamente en el estudio del lenguaje de consultas SQL (Structured Query Language). SQL usa una combinación de álgebra relacional y construcciones del cálculo relacional. Funciones de agregación. Valores nulos. Subconsultas anidadas. Relaciones derivadas. Vistas. Modificación de la base de datos. Reunión de relaciones. Lenguaje de definición de datos. SQL incorporado. SQL dinámico. Otras características de SQL En este apartado se presenta una visión general de SQL basada en la norma SQL-92 ampliamente implementada. Hay ser consciente de que algunos sistemas de bases de datos no soportan todas las características de SQL-92 y de que muchas bases de datos proporcionan características no estándar que no se tratarán aquí. Los ejemplos de este capítulo y posteriores se basarán en una empresa bancaria, con los siguientes esquemas de relación: EsquemaSucursal = (nombresucursal, ciudadsucursal, activo) EsquemaCliente = (nombrecliente, callecliente, ciudadcliente) EsquemaPrestamo = (numeroprestamo, nombresucursal, importe) EsquemaPrestatario = (nombrecliente, numeroprestamo) EsquemaCuenta = (numerocuenta, nombresucursal,saldo) EsquemaImpositor = (nombrecliente,numerocuenta) 1. Estructura Básica La estructura básica de una expresión SQL consiste en tres cláusulas: select, from y where. La cláusula select corresponde a la operación proyección del álgebra relacional (Π). Se usa para listar los atributos deseados como resultado de una consulta. La cláusula from corresponde a la operación producto cartesiano del álgebra relacional ( ). Lista las relaciones que deben ser utilizadas en la consulta. La cláusula where corresponde al predicado selección del álgebra relacional (σ). 1

2 1 ESTRUCTURA BÁSICA La cláusula select Una primera e importante diferencia con respecto al modelo relacional es que, por razones de rendimiento, las consultas SQL no eliminan los duplicados por defecto. Recuerdese que en el sisteme relacional, los tuplas duplicadas están prohibidas. Para que los duplicados se eliminen, tenemos que indicarlo de forma explícita, usando la palabra reservada distinct justo despues del select. Si deseamos obtener todos los atributos de una consulta, se puede usar el simbolo asterisco * como forma abreviada. Por ejemplo, la consulta: select * from Prestamo Nos devolverá una relación con todos los atributos de Prestamo. La cláusula select puede contener expresiones aritméticas que contengan los operadores: +,, y / operando sobre constantes o atributos La cláusula where Se pueden usar conectivas lógicas, que en SQL se representan como and, or y not, así como los operaciones de comparación =, <, <=, >, >= y <> ( ). También dispone de un operador ternario, between, que permite comprpbar si un valor determinado esta dentro de un rango, por ejemplo: select numeroprestamo from Prestamo where importe between and También se puede usar not between para comprobar que el valor no caiga dentro del rango la cláusula from La cláusula from define un producto cartesiano. Para realizar reuniones naturales y externas existe ciertas extensiones que se tratarán más adelante La operación renombramiento Se puede utilizar la palabra reservada as para renombrar atributos y expresiones (usándola en la cláusula select) o relaciones (usándola en la cláusula from). Es especialmente útil cuando aparacen dos o más veces la misma relación en una consulta.

3 2 OPERACIONES SOBRE CONJUNTOS operaciones sobre cadenas Se utilizan las comillas simples para delimitar cadenas. Se puede concatenr cadenas, con el operador (Dos barras verticales seguidas), se pueden comparar con los operadores =, <, <=, >=, > y <>. También se permite la extracción de partes de la cadena (substr), conversión a mayúsculas/minúsculas, cálculo de la longitud. Se define un también un nuevo opperador de comparación, llamadao like. Este operador sirve para comparar contra patrones de cadena. Para la descripción de los patrones se utilizan dos caracteres con significados especiales: Tanto por ciento ( %) Casa con cualquier subcadena Subrayado ( ) Casa con cualquier carácter. Los patrones distinguen entre mayúsculas y minúsculas. También se puede usar la expresión not like para buscar cadenas de texto que no casen con el patrón indicado Orden de presentación de las tuplas SQL permite definir el orden en que deben aparecer las tuplas, usando la cláusula order by. Por omision, se usa el orden ascendente de los atributos listados en la cláusula. En caso de desear un orden descendente, se puede usar el modificador desc despues del atributo. 2. Operaciones sobre conjuntos En SQL se pueden usar las operaciones, y. Para ello se utilizan las palabras reservadas union, intersect y except, respectivamente. Al igual que en el álgebra relacional, las relaciones deben tener la misma aridad y los dominios de los atributos deben ser compatibles. Estos operadores si eliminan duplicados por omisión. Si quieremos incluir los operadores, hay que definirlo explicitamente usando union all, intersect all o except all. 3. Funciones de agregación Son equivalentes a lo explicado en el álgebra relacional. Para las agrupaciones se usa la cláusula group by. Se pueden eliminar los duplicados antes de calcular una función de agregación utilizando la palabra clave distinct en la expresión de agregación:

4 4 VALORES NULOS 4 select nombresucursal, count (distinct nombrecliente) from impositor, cuenta where impositor.numerocuenta = cuenta.numerocuenta group by nombresucursal Podemos realizar una segunda selección, basándonos en los valores calculados mediante las funciones de agregación, utilizando la cláusula having. Los predicados de la cláusula having se aplican despues de realizarse las agrupaciones. 4. valores nulos Se usa la palabra reservada null para representar un valor nulo. Se sigue la misma lógica para tratar los casos nulos que en el álgebra relacional. La unica excepcion es count(*), que si tendrá en cuenta los valores nulos. El uso de nulos dentro de expresiones lógicas puede conducir a resultados que no sea verdaderos ni falsos, sino desconocidos. Se pueden usar las cláusualas is unknown e is not unknown para tratar estas expresiones. 5. subconsultas anidadas Una subconsulta es una expresión select-from-where que se anida dentro de otra consulta. Se suelen usar para comprobaciones sobre pertenencia a conjuntos, comparación de conjuntos y cardinalidad de conjuntos 5.1. Pertenencia a conjuntos Se usa la conectiva in para comprobar la pertenencia del valor de uno o más atributos de una relación a un conjunto, donde el conjunto es la consulta anidada. Se puede usar not in para comprobar la no pertenencia al conjunto Comparación de conjuntos Se pueden utilizar las expresiones some y all, conbinadas con los operadores de comparación, para comparar el valor de uno o más atributos con alguno o con todos los elementos de un conjunto, donde el conjunto es la consulta anidada. Por ejemplo, el comparador atributo > some(subconsulta) sera cierto si el valor del atributo comparado es mayor que al menos uno de los valores obtenidos de la subconsulta. el comparador atributo > all(subconsulta) sera cierto si el valor del atributo comparado es mayor que todos los valores obtenidos de la subconsulta. Existen los comparadores < some, <= some, > some, >= some y <> some, así como < all, <= all, > all, >= all y <> all.

5 6 VISTAS Comparación de relaciones vacias Se puede comprobar si una subconsulta no devuelve ningún resultado, con el operador exists. También se puede usar not exists para comprobar que el resultado no esté vacio. En una subconsulta, sólo se pueden usar variables tupla que estén definidas en la propia subconsulta (local) o en cualquier consulta que la contenga (global) Comprobación de tuplas duplicadas Se puede comprobar si una subconsulta produce como resultado tuplas duplicadas. La constructora unique devuelve cierto si la subconsulta que se le pasa como argumento no produce tuplas duplicadas. Se puede utilizar también not unique. 6. Vistas Se aplica todo lo explicado en el álgebra relacional. 7. Consultas complejas Se estudiarán dos formas de componer varios bloques SQL para expresar una consulta compleja: las relaciones derivadas y la cláusula with Relaciones derivadas SQL permite el uso de una expresión de subconsulta en la cláusula from. Si se usa una expresión de este tipo se debe dar un nombre a la relación resultado y se pueden renombrar los atributos usando la cláusula as La cláusula with La cláusula with proporciona una forma de definir una vista temporal cuya definición está disponible sólo para la consulta en la que aparece esta cláusula. 8. Modificaciones de la base de datos 8.1. Borrado delete from r where p

6 9 REUNIÓN DE RELACIONES Inserción insert into r values (v 1, v 2,..., v n ) o, si no se conoce el orden en que se definieron los atributos, insert into r (a 1, a 2,..., a n ) values (v 1, v 2,..., v n ) 8.3. Actualizaciones update r set a 1 = v 1, a 2 = v 2,..., a n = v n where p 8.4. Actualizaciones de vistas No se puede, a no ser que la definición de la lista compla la siguiente condición: Una modificación de una vista es válida sólo si vista en cuestión se define en términos de la base de datos relacional real esto es, del nivel lógico de la base de datos, y sin usar agregación Transacciones Una transacción consiste en una secuencia de instrucciones de consulta y actualizaciones. La norma SQL especifica que una transacción comienza implícitamente cuando se ejecuta una instrucción SQL. La transacción puede terminar de dos maneras: Commit work confirma o compromete la transacción actual; es decir, hace que los cambios realizados por la transacción sean permanentes en la base de datos. Rollback work causa el retroceso de la transacción actual; es decir, deshace todas las modificaciones realizadas por las instrucciones SQL de la transacción. El estado de la base de datos se restaura al que existía previo a la ejecución de la transacción. La palabra work es opcional en ambas instrucciones. El sistema de bases de datos garantiza que en el caso de una caída, los efectos de la transacción se retrocederán si no se hubo ejecutado el commit. En caso de fallo de alimentación o caída del sistema, el retroceso ocurre cuando el sistema se reinicia. 9. Reunión de relaciones SQL proporciona mecanismos para reunir relaciones, incluyendo reuniones condicionales, reuniones naturales, así como varias formas de reunión externa.

7 10 LENGUAJE DE DEFINICIÓN DE DATOS 7 Con inner join obtenemos una reunion Θ. Los operadotes left outer join y right outer join nos dan una reunión abierta por la izquierda y abierta por la derecha, respectivamente. El operador full outer join nos da una reunión totalmente abierta. Finalmente, con el operador natural join obtenemos una reunión natural. 10. Lenguaje de definición de datos El lenguaje de definicion de datos de SQl permite definir: El esquema de cada relación El dominio de valores asociado a cada atributo Las restricciones de integridad El conjunto de índices que se deben mantener por cada relación Información de seguridad y autorización para cada relación La estructura de almacenamiento físico de cada relación en disco Dominios es SQL La norma SQL soporta un conjunto de tipos de dominios predefinidos, que incluye los siguientes: char (n) es una cadena de caracteres de longitud fija, con una longitud máxima n especificada por el usuario. También se puede utilizar la palabra completa character. varchar (n) es una cadena de caracteres de longitud variable, con una longitud máxima n especificada el usuario. También se puede utilizar la forma completa character varying. int es un entero (un subconjunto finito de los enteros, que es dependiente de la máquina). También se puede usar la palabra completa integer. smallint es un entero pequeño (un subconjunto del dominio de los enteros, también dependiente de la máquina). numeric (p,d) es un número en coma flotante, cuya precisión la especifica el usuario. El número está formado por p dígitos (más el signo), y de esos p dígitos, d pertenecen a la parte decimal. real, double precision son respectivamente números en coma flotante y números en coma flotante de doble precisión, con precisión dependiente de la máquina.

8 10 LENGUAJE DE DEFINICIÓN DE DATOS 8 float (n) es un número en coma flotante, cuya precisión es de al menos n dígitos. date es una fecha del calendario, que contiene un año (de cuatro dígitos), un mes y un día del mes. time es la hora del día, expresada en horas, minutos y segundos. timestamp es una combinación de date y time Definición de esquemas en SQL Un esquema de relación se define utilizando la orden create table: create table r ( a 1 D 1, a 2 D 2,..., a n D n, < restricción integridad 1 >, < restricción integridad 2 >,..., < restricción integridad n > ) donde r es el nombre de la relación, cada A i es el nombre de un atributo del esquema de relación r y D i es el dominio de los valores del atributo a i. Las restricciones de integridad válidas incluyen: primary key (A 1, A 2,..., A m ) la especificación de clave primaria dice que los atributos A 1, A 2,...,A m forman la clave primaria de la relación. Los atributos clave primaria deben ser no nulos y únicos. Aunque la especificación de clave primaria es opcional, generalmente es buena idea especificar una clave primaria por cada relación. check (P) la cláusula check especifica un predicado P que debe satisfacer cada tupla de la relación. De manera predeterminada, null es un valor válido para cualquier atributo en SQL, a menos que se especifique con not null. SQL también soporta una restricción de integridad: unique (A 1, A 2,..., A m ) La especificación unique indica que los atributos A 1, A 2,...,A m forman una clave candidata; es decir, no puede haber dos tuplas en la relación con todos los atributos A 1, A 2,...,A m iguales.

9 11 SQL INCORPORADO 9 Un uso habitual de la cláusula check es el de asegurar que los valores de los atributos satisfacen unas condiciones Para borrar una relación de una base de datos SQL, se utiliza la orden drop table. Dicha orden borra de la base de datos toda la información sobre la relación eliminada. La instrucción drop table r tiene una repercusión más drástica que delete from r porque la primera no sólo borra todas las tuplas de la relación r, sino que también borra el esquema de r. la instrucción alter table se utiliza para añadir atributos a una relación existente. La sintaxis de la instrucción es la siguiente: alter table r add D donde r es el nombre de una relación existente, A es el nombre del atributo que se desea añadir y D es el dominio del atributo A. Se pueden eliminar atributos de una relación utilizando la orden alter table r drop A 11. SQL incorporado La norma SQL define la utilización de SQL dentro de varios lenguajes de programación, tales como C, Cobol, Pascal, Java, PL/I y Fortran. Un lenguaje en el cual se introducen consultas SQL se denomina lenguaje anfitrión y las estructuras SQL que se admiten en el lenguaje anfitrión constituyen SQL incorporado o embebido. Las instrucciones de SQL incorporado son similares en cuanto a la sintaxis a las instrucciones SQL que se han descrito en este capítulo. Sin embargo, hay varias diferencias que se indican a continuación. Para formular una consulta relacional se usa la instrucción declare cursor. El resultado de la consulta no se calcula aún. En lugar de esto, el programa debe usar las órdenes open y fetch para obtener las tuplas resultado