SQL. Introdução. Por que SQL? Setenças Select-From-Where

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1 Introdução SQL Bancos de Dados I Altigran Soares da Silva IComp/UFAM 2013/02 Adaptado do Material do Professor Jeffrey Ullman Originalmente proposta para o System R desenvolvido nos laboratórios da IBM na década de 70 q SEQUEL (Structured English QUEry Language) Objeto de um esforço de padronização coordenado pelo ANSI/ISO: q SQL1 (SQL-86) q SQL2 (SQL-92) q SQL3 (SQL:1999) Por que SQL? SQL é uma linguagem de alto nível. q Diz o que fazer em vez de como fazer q Evita que seja necessário conhecer de detalhes de como manipular os dados. SGBD procura a melhor maneira de executar a consulta. q Otimização de Consulta. Setenças Select-From-Where SELECT atributos desejados FROM uma ou mais tabelas WHERE condição sobre as tuplas da(s) tabela(s) 3 4

2 Esquema de Exemplo Todas nossas consultas SQL serão baseadas no seguinte Esquema. q Sublinhado indica chave. Beers(name, manf) Bars(name, addr, license) Drinkers(name, addr, phone) Likes(drinker, beer) Sells(bar, beer, price) Frequents(drinker, bar) Exemplo Usando Beers(name, manf), quais cervejas (beers) são feitas por Anheuser-Busch? SELECT name FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch ; 5 6 Resultado da Consulta name Bud Bud Lite Michelob... A resposta é uma Relação com um único atributo : name e tuplas com valor de name de cada cerveja do fabricante Anheuser-Busch, tal como Bud. Definindo uma consulta usando uma única relação Inicie com a Relação na cláusula FROM. Aplique a seleção indicada pela cláusula WHERE. Aplique a projeção extendida indicada pela cláusula SELECT. SELECT name FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch ; 7 8

3 Semântica Operacional name manf Bud Anheuser-Busch Inclue t.name no resultado, se atender a condição Tupla-variável t Loop em todas as tuplas Verifica se é Anheuser-Busch Semântica Operacional (Geral) Imagine uma variável tupla visitando cada tupla da Relação mencionada em FROM. Verifica se a tupla corrente satisfaz a cláusula WHERE. Se sim, computa os atributos ou expressões da cláusula SELECT usando os componente da tupla. SELECT name FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch ; 9 10 * Nas cláusula SELECT Quando um * for utilizado na cláusula SELECT para uma relação definida na cláusula FROM, significa que todos atributos desta relação serão utilizados. Exemplo: Usando Beers(name, manf): SELECT * FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch ; Resultado da Consulta: SELECT * FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch ; name manf Bud Anheuser-Busch Bud Lite Anheuser-Busch Michelob Anheuser-Busch 11 12

4 Renomeando Atributos Caso se deseje um resultado com nome de atributos diferentes, usa-se AS <novo nome> para renomear um atributo. Exemplo: Usando Beers(name, manf): SELECT name AS beer, manf FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch Resultado da Consulta: SELECT name AS beer, manf FROM Beers WHERE manf = Anheuser-Busch beer Bud manf Anheuser-Busch Bud Lite Anheuser-Busch Michelob Anheuser-Busch Expressões em cláusula SELECT Qualquer expressão que faça sentido pode aparecer como um elemento da cláusula SELECT. Resultado da Consulta SELECT bar, beer, price*114 AS priceinyen FROM Sells; Exemplo: Usando Sells(bar, beer, price): SELECT bar, beer, price*114 AS priceinyen FROM Sells; bar beer priceinyen Joe s Bud 285 Sue s Miller

5 Exemplo: Constantes como Expressões Usando Likes(drinker, beer): Resultado da Consulta SELECT drinker, likes Bud AS wholikesbud FROM Likes WHERE beer = Bud ; SELECT drinker, likes Bud AS wholikesbud FROM Likes WHERE beer = Bud ; drinker wholikesbud Sally likes Bud Fred likes Bud Condições Complexas no WHERE Exemplo: Condição Complexa Operadores Booleanos AND, OR, NOT. Comparações =, <>, <, >, <=, >=. q E muitos outros operadores que produzem um resultado boleano. Usando Sells(bar, beer, price), procure o preço da cerveja Bud em Joe s Bar: SELECT price FROM Sells WHERE bar = Joe s Bar AND beer = Bud ; 19 20

6 Padrões Exemplo: LIKE Uma condição pode comparar uma string com um padrão: q <Attribute> LIKE <pattern> or <Attribute> NOT LIKE <pattern> Pattern é uma string iniciada com % = qualquer string ; _ = qualquer character. Usando Drinkers(name, addr, phone) procure os drinkers com phones inicados com 555: SELECT name FROM Drinkers WHERE phone LIKE %555- ; Valores NULL Independente de seu domínio, os atributos pode assumir valor NULL Dependendo do Contexto. Dois casos comuns: q Faltando valor : e.x:., Sabe-se que o Joe s Bar tem algum endereço, mas não sabemos qual. q Não aplicável: e.x., O valor do atributo conjuge para uma pessoa que não é casada. Comparando NULL com Valores A lógica das condições em SQL aceitam 3 valores lógicos: TRUE, FALSE, UNKNOWN. Comparando qualquer valor (incluindo o próprio NULL) com NULL retorna UNKNOWN. Uma tupla está na resposta a uma consulta, se a cláusula WHERE é verdadeira (not FALSE ou UNKNOWN)

7 Consultas em Multiplas relações Exemplo: Junção de Duas Relações Consultas interessantes frequentemente combinam dados de mais de uma relação. Podemos usar diversas relações em uma consulta, listando-as na cláusula FROM. Atributos distintos com mesmo nome pode ser referenciados usando <relation>.<attribute>. Usando as relações Likes(drinker, beer) e Frequents(drinker, bar), procure os apreciadores de cerveja que frequentam o Joe s Bar. SELECT beer FROM Likes, Frequents WHERE bar = Joe s Bar AND Frequents.drinker = Likes.drinker; Semântica Formal Semântica Operacional Parecido com consultas por uma única relação: 1. Inicia com o produto cartesiano de todas as relações na cláusula FROM. 2. Aplica a condição de seleção descritas na cláusula WHERE. 3. Projeta em cima da lista de atributos e expressões da cláusula SELECT. Imagine uma tupla-variável para cada relação na cláusula FROM. q Estas tuplas-variáveis consultam cada combinação de tuplas, uma de cada relação. Se a tupla-variável satisfaz a cláusula WHERE, então envia esta tupla para a cláusula SELECT

8 Exemplo Tupla-Variáveis Explicitas drinker bar drinker beer tv1 tv2 Sally Bud Sally Joe s Frequentadores check for Joe Checa se é igual Likes vai para o resultado Algumas vezes, uma consulta precisa usar duas cópias da mesma relação. Cópias distintas seguem o nome da relação para o nome de uma tuplavariável, na cláusula FROM. Isto é uma opção para renomear relações, até mesmo quando isso não é essencial Exemplo: Self-Join Da relação Beers(name, manf), procure os pares de cervejas fabricadas pelo mesmo fabricante. q Pares como (Bud, Bud) não devem aparecer SELECT b1.name, b2.name FROM Beers b1, Beers b2 WHERE b1.manf = b2.manf AND b1.name < b2.name; Sub-Consultas Colocando entre parentenses, uma sentença SELECT-FROM-WHERE (subconsulta ) pode ser usada como valor em vários de lugares, incluindo em cláusulas FROM e WHERE. Exemplo: No lugar de uma relação na cláusula FROM, podes-se usar uma subconsulta e então usar seu resultado. q Deve usar uma tupla-variável para o nome das tuplas do resultado

9 Exemplo: Sub-consulta em FROM Procure as cervejas curtidas por pelo menos uma pessoa que frequenta o Joe s Bar. SELECT beer FROM Likes, (SELECT drinker FROM Frequents Drinkers que frequentam Joe s Bar WHERE bar = Joe s Bar )JD WHERE Likes.drinker = JD.drinker; Subconsultas que retornam uma tupla Se uma subconsulta é garantidamente produz uma única tupla, então a subconsulta pode ser usada como um valor q Normalmente, a tupla tem um componente. q Um erro em tempo de execução ocorre, caso não exista tupla ou exista mais que uma tupla Exemplo Exemplo Usando Sells(bar, beer, price), procure os bares que servem Miller pelo mesmo preço que Joe cobra por uma Bud. Duas consultas poderiam funcionar: 1. Procure o preço cobrado por Joe para Bud. 2. Procure os bares que servem Miller com este preço. SELECT bar FROM Sells WHERE beer = Miller AND O preço pelo qual Joe vende Bud price = (SELECT price FROM Sells WHERE bar = Joe s Bar AND beer = Bud ); 35 36

10 O operador IN <tupla> IN (<subconsulta>) é verdadeira, se e somente se a tupla é um membro da relação produzida por uma subconsulta. q Oposto: <tupla> NOT IN (<subconsulta>). Expressões usando IN podem aparecer em cláusulas WHERE Exemplo: IN Usando Beers(name, manf) e Likes(drinker, beer), procure o nome e fabricante de cada cerveja que Fred gosta. SELECT * FROM Beers WHERE name IN (SELECT beer Conjunto de cervejas Que Fred gosta FROM Likes WHERE drinker = Fred ); IN é um predicado sobre Tuplas SELECT a FROM R, S WHERE R.b = S.b; SELECT a FROM R WHERE b IN (SELECT b FROM S); SELECT a FROM R WHERE b IN (SELECT b FROM S); Um laço sobre as tuplas da relação R a b R b c S (1,2) satisfaz a condição; 39 40

11 O operador Exists SELECT a FROM R, S WHERE R.b = S.b; Duplo laço, sobre as tuplas de R e S a b R b c S (1,2) com (2,5) e (1,2) com (2,6) ambos Satisfazem a condinção; EXISTS(<subconsulta>) é verdadeiro se e somente se o resultado da subconsulta não é vazio. Exemplo: Usando Beers(name, manf), procure as cervejas que são únicas por fabricante Exemplo: EXISTS Operador ANY Conjunto de cervejas com O mesmo fabricante como em b1, mas com cervejas diferentes SELECT name FROM Beers b1 WHERE NOT EXISTS ( SELECT * FROM Beers WHERE manf = b1.manf AND name <> b1.name); <ANY é usado para encontrar tuplas que tenham valores menores que o maior valor retornado por uma subconsulta. >ANY é usado para retornar tuplas que tenham valores maiores que o menor valor retornado de uma subconsulta =ANY funciona da mesma maneira que o operador IN

12 Operador =ANY SELECT SNAME FROM S WHERE S# = ANY (SELECT S# FROM SP S# S1 S2 S3 S4 S S# SNAME STATUS CITY S1 Smith 20 London S2 Jones 10 Paris S3 Blake 30 Paris S4 Clark 20 London S5 Adams 30 Athens WHERE P# = P2 ); RESULTADO SP S# P# QTY S1 P1 300 S1 P2 200 S1 P3 400 S1 P4 200 S1 P5 100 S1 P6 100 S2 P1 300 S2 P2 400 S3 P2 200 S4 P2 200 S4 P4 300 S4 P5 400 SNAME Smith Jones Blake Clark 45 Operador <ANY SELECT S# FROM S WHERE STATUS < ANY (SELECT STATUS FROM S); S S# SNAME STATUS CITY S1 Smith 20 London S2 Jones 10 Paris S3 Blake 30 Paris S4 Clark 20 London S5 Adams 30 Athens S# S1 S2 S4 46 Operador ALL x <> ALL(<subconsulta>) é verdadeiro se somente se para cada tupla t na relação, x não é igual em t. q Isto é, x não está no resultado da subconsulta. Qualquer operador de comparação pode ser usado ao invés de <> Exemplo: x >= ALL(<subconsulta>) significa que nenhuma tupla é maior que x no resultado da subconsulta. Exemplo: ALL Usando Sells(bar, beer, price), procure as cervejas vendidas com maior preço. SELECT beer FROM Sells WHERE price >= ALL( SELECT price FROM Sells); 47 48

13 União, Interseção e Diferença Exemplo: Interseção União, interseção e diferença de relações são expressas pelas seguintes formas, cada uma envolve subconsultas: q (<subconsulta>) UNION (<subconsulta>) q (<subconsulta>) INTERSECT (<subconsulta>) q (<subconsulta>) EXCEPT (<subconsulta>) Usando Likes(drinker, beer), Sells(bar, beer, price), e Frequents(drinker, bar), procure os consumidores e cervejas tal que: 1. Consumidores que gostem de cerveja, e 2. Consumidor que frequenta pelo menos um bar que venda cerveja Solução (SELECT * FROM Likes) INTERSECT (SELECT drinker, beer FROM Sells, Frequents WHERE Frequents.bar = Sells.bar ); Consumidores que frequentam um bar que venda cerveja. Semântica de Bags em SQL Sentenças SELECT-FROM-WHERE usam semântica de bags ao invés de conjuntos q Seleção: preserva o número de ocorrências q Projeção: preserva o número de ocorrências (não elimina duplicados) q Produto Cartesiano, Junção: não elimina duplicados 51

14 Eliminação de duplicadas Exemplo: DISTINCT Força que o resultado seja um conjunto SELECT DISTINCT... Força que o resultado seja um Bag (não elimina duplicados) de todas as tuplas Usando Sells(bar, beer, price), procure todos os preços diferentes cobrados por cervejas: SELECT DISTINCT price FROM Sells; Note que sem DISTINCT, cada preço poderia ser listado várias vezes, conforme o par bar/beer e seus respectivos preços.... UNION ALL Expressão de Junção (Bags) Produto e Junção Natural SQL provê diversas versões de junções. Estas expressões podem ser consultas independentes ou usadas no lugar das relações em uma cláusula FROM. Junção Natural: R NATURAL JOIN S; Produto Cartesiano: R CROSS JOIN S; Exemplo: Likes NATURAL JOIN Sells 55 56

15 Junção Theta Outerjoins R JOIN S ON <condição> Exemplo: usando Drinkers(name, addr) e Frequents(drinker, bar): Drinkers JOIN Frequents ON name = drinker; Nos dá todas as quadruplas (d, a, d, b) tal que drinker d vive no endereço (address) a e frequenta o bar b. R OUTER JOIN S é o núcleo de uma expressão outerjoin. Podendo utilizar outros como: 1. Opcional NATURAL em frente do OUTER. 2. Opcional ON <condição> depois do JOIN. 3. Opcional LEFT, RIGHT, or FULL antes de OUTER Agregação Exemplo: Agregação SUM, AVG, COUNT, MIN, e MAX pode ser aplicada em uma coluna de uma cláusula SELECT para produzir a agregação de uma coluna. Também, COUNT(*) conta o número de tuplas. Usando Sells(bar, beer, price), procure a média de preço da cerveja Bud: SELECT AVG(price) FROM Sells WHERE beer = Bud ; 59 60

16 Eliminando duplicados em uma agregação Use DISTINCT dentro de uma agregação. Exemplo: Procure o número de diferentes preços cobrados pela cerveja Bud: SELECT COUNT(DISTINCT price) FROM Sells WHERE beer = Bud ; NULL ignorado em agregação NULL nunca contribui para uma soma, média ou contagem, e nunca pode ser o mínimo ou máximo de uma coluna. Porém, se não existe nenhum valor não-null em uma coluna, então o resultado da agregação é NULL. q Exceção: COUNT de um conjunto vazio é Exemplo: Efeito do NULL Agrupando SELECT count(*) FROM Sells WHERE beer = Bud ; SELECT count(price) FROM Sells WHERE beer = Bud ; O número de Bares Que vendem Bud. O número de bares que Vendem Bud por um preço Conhecido. Expressões SELECT-FROM-WHERE podem ser seguidas por um GROUP BY e uma lista de atributos. O resultado é agrupado de acordo com os valores destes atributos (em GROUP BY), e qualquer agregação é aplicada somente em cada grupo

17 Exemplo: Agrupando Usando Sells(bar, beer, price), procure a média de preço para cada cerveja: SELECT beer, AVG(price) FROM Sells GROUP BY beer; beer AVG(price) Bud 2.33 Exemplo: Agrupando Usando Sells(bar, beer, price) e Frequents(drinker, bar), procure por cada consumidor,a média de preço da Bud nos Bares que eles frequentam: SELECT drinker, AVG(price) FROM Frequents, Sells WHERE beer = Bud AND Frequents.bar = Sells.bar GROUP BY drinker; Computa todos os drinker-barprice triples para Bud. Agrupa Por consumidor Restrição em lista SELECT com Agregação Exemplo de consulta Ilegal Se qualquer agregação é usada, então cada elemento da lista do SELECT deve ser também: 1. Agregado, ou 2. Um atributo na lista do GROUP BY. Procurar o bar que vende Bud mais barato usando: SELECT bar, MIN(price) FROM Sells WHERE beer = Bud ; Esta consulta é ilegal em SQL

18 Cláusula HAVING Exemplo: HAVING HAVING <condição> pode seguir uma cláusula GROUP BY. A condição é aplicada para cada grupo, e os grupos que não satisfazem a condição são eliminados. Usando Sells(bar, beer, price) e Beers(name, manf), procure a média de preço destas cervejas que também são servidas em pelo menos três bares ou fabricandos por Pete s Solução Requisitos em condições HAVING SELECT beer, AVG(price) FROM Sells GROUP BY beer HAVING COUNT(bar) >= 3 OR beer IN (SELECT name FROM Beers WHERE manf = Pete s ); Cervejas agrupadas por pelo Menos 3 non-null bares e Também grupos de cervejas Fabricadas por Pete s. Cervejas Fabricadas por Pete s. Qualquer coisa vai em uma subconsulta. Fora das subconsultas, elas podem referenciar atributos somente se eles : 1. Um atributo que agrupa, ou 2. Agregado (mesma condição como em cláusulas SELECT com agregação)

19 Modificação de Banco de Dados Inserção Um comando de modificação não retorna resultado (como em uma consulta). Três tipos de modificações: Insert uma ou mais tuplas. Delete uma ou mais tuplas. Update o(s) valor(es) de uma ou mais tuplas Inserir uma única tupla INSERT INTO <relação> VALUES ( <lista de valores> ); Exemplo: adiciona em Likes(drinker, beer) o fato que Sally gosta de cerveja Bud. INSERT INTO Likes VALUES( Sally, Bud ); Especificando atributos em INSERT Exemplo: Especificando Atributos Pode-se usar uma lista de atributos. Duas razões para fazer isto: 1. Desconsiderar como os atributos estão ordenados na relação. 2. Não se tem os valores para todos atributos, e queremos que o sistema preencha os componentes com NULL ou um valor padrão. Outra maneira de registrae o fato que Sally gosta da cerveja Bud para Likes(drinker, beer): INSERT INTO Likes(beer, drinker) VALUES( Bud, Sally ); 75 76

20 Adicionando valores padrão (default) Exemplo: Valores Padrões (Default) Numa sentença CREATE TABLE, podemos definir um valor DEFAULT para um atributo Quando uma inserção de uma tupla não tem valor para este atributo, o valor DEFAULT será usado. CREATE TABLE Drinkers ( name CHAR(30) PRIMARY KEY, ); addr CHAR(50) DEFAULT 123 Sesame St., phone CHAR(16) Exemplo: Valores Padrões (Default) Inserindo várias Tuplas INSERT INTO Drinkers(name) VALUES( Sally ); Resultando em uma tupla: Podemos inserir o resultado inteiro de uma consulta em uma relação da seguinte forma: INSERT INTO <relação> ( <subconsulta> ); name address phone Sally 123 Sesame St NULL 79 80

21 Exemplo: Inserindo uma subconsulta Usando Frequents(drinker, bar), como entrada para uma nova relação PotBuddies(name) todos os potenciais colegas de Sally, ex: Consumidores que frequentam pelo menos um bar que Sally também frequenta. Solução Outro consumidor INSERT INTO PotBuddies (SELECT d2.drinker FROM Frequents d1, Frequents d2 WHERE d1.drinker = Sally AND ); d2.drinker <> Sally AND d1.bar = d2.bar Pares de tuplas Consumidores onde o Primeiro é Sally, o Segundo é outro Diferente de Sally, e Que frequentem o Mesmo Bar Remoção Exemplos: Remoção Para remover tuplas que satisfazem uma condição de uma relação: DELETE FROM <relação> WHERE <condição>; Remova de Likes(drinker, beer) o fato que Sally gosta de cerveja Bud: DELETE FROM Likes WHERE drinker = Sally AND beer = Bud ; 83 84

22 Exemplo: Remova todas as tuplas Torne a relação Likes vazia: DELETE FROM Likes; Note que nenhuma cláusula WHERE é necessária. Exemplo: Remova algumas Tuplas Remova de Beers(name, manf) todas as cervejas que exista outra cerveja do mesmo fabricante. DELETE FROM Beers b WHERE EXISTS ( SELECT name FROM Beers WHERE manf = b.manf AND name <> b.name); Cervejas com o Mesmo fabricante e Um nome diferente Do nome da cerveja Representado pela tupla Semântica da Remoção --- (1) Supondo que Anheuser-Busch fabrica somente Bud e Bud Lite. Supondo que iremos consultar a tupla b para a primeira Bud. A consulta não é vazia, por causa da tupla Bud Lite, então removemos a Bud. Agora, quando b é a tupla para Bud Lite, removemos esta tupla também? Semântica de Remoção --- (2) Resposta: Removemos a Bud Lite também. A razão é que a remoção tem dois estágios: 1. Marca todas as tuplas para que a condição em WHERE seja satisfeita. 2. Remove as tuplas marcadas

23 Atualização (Updates) Exemplo: Update Para alterar atributos específicos em tuplas específicas de uma relação: UPDATE <relação> SET <lista de atributos> WHERE <condição sobre as tuplas>; Altere o número de telefone de Fred para : UPDATE Drinkers SET phone = WHERE name = Fred ; Exemplo: Atualiza diversas tuplas Faça como que o preço máximo para cervejas seja $4 UPDATE Sells SET price = 4.00 WHERE price > 4.00; 91