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SQL必备知识——谓词、CASE表达式

jxf315 2024-12-18 14:58:58 教程文章 30 ℃

一、 谓词

1.1 什么是谓词

谓词就是返回值为真值的函数。包括TRUE / FALSE / UNKNOWN。

谓词主要有以下几个：

  • LIKE
  • BETWEEN
  • IS NULL、IS NOT NULL
  • IN
  • EXISTS

1.2 LIKE谓词 -- 用于字符串的部分一致查询

当需要进行字符串的部分一致查询时需要使用该谓词。

部分一致大体可以分为前方一致、中间一致和后方一致三种类型。

首先我们来创建一张表

-- DDL ：创建表
CREATE TABLE samplelike
( strcol VARCHAR(6) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (strcol)
);
-- DML ：插入数据
START TRANSACTION; -- 开始事务
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('abcddd');
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('dddabc');
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('abdddc');
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('abcdd');
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('ddabc');
INSERT INTO samplelike (strcol) VALUES ('abddc');
COMMIT; -- 提交事务
SELECT * FROM samplelike;
+--------+
| strcol |
+--------+
| abcdd  |
| abcddd |
| abddc  |
| abdddc |
| ddabc  |
| dddabc |
+--------+
6 rows in set (0.00 sec)
  • 前方一致：选取出“dddabc”

前方一致即作为查询条件的字符串（这里是“ddd”）与查询对象字符串起始部分相同。

SELECT *
FROM samplelike
WHERE strcol LIKE 'ddd%';
+--------+
| strcol |
+--------+
| dddabc |
+--------+
1 row in set (0.00 sec)

其中的%是代表“零个或多个任意字符串”的特殊符号，本例中代表“以ddd开头的所有字符串”。

  • 中间一致：选取出“abcddd”“dddabc”“abdddc”

中间一致即查询对象字符串中含有作为查询条件的字符串，无论该字符串出现在对象字

符串的最后还是中间都没有关系。

SELECT *
FROM samplelike
WHERE strcol LIKE '%ddd%';
+--------+
| strcol |
+--------+
| abcddd |
| abdddc |
| dddabc |
+--------+
3 rows in set (0.00 sec)
  • 后方一致：选取出“abcddd“

后方一致即作为查询条件的字符串（这里是“ddd”）与查询对象字符串的末尾部分相同。

SELECT *
FROM samplelike
WHERE strcol LIKE '%ddd';
+--------+
| strcol |
+--------+
| abcddd |
+--------+
1 row in set (0.00 sec)

综合如上三种类型的查询可以看出，查询条件最宽松，也就是能够取得最多记录的时间一致。这是因为它同时包含前方一致和后方一致的查询结果。

  • _下划线匹配任意 1 个字符

使用 _（下划线）来代替 %，与 % 不同的是，它代表了“任意 1 个字符”。

SELECT *
FROM samplelike
WHERE strcol LIKE 'abc__';
+--------+
| strcol |
+--------+
| abcdd  |
+--------+
1 row in set (0.00 sec)

1.3 BETWEEN谓词 -- 用于范围查询

使用 BETWEEN 可以进行范围查询。该谓词与其他谓词或者函数的不同之处在于它使用了 3 个参数。

-- 选取销售单价为100～ 1000元的商品
SELECT product_name, sale_price
FROM product
WHERE sale_price BETWEEN 100 AND 1000;
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| T恤          |       1000 |
| 打孔器       |        500 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
| 圆珠笔       |        100 |
+--------------+------------+
5 rows in set (0.00 sec)

BETWEEN 的特点就是结果中会包含 100 和 1000 这两个临界值，也就是闭区间。如果不想让结果中包含临界值，那就必须使用 < 和 >。

SELECT product_name, sale_price
FROM product
WHERE sale_price > 100
AND sale_price < 1000;
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 打孔器       |        500 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
+--------------+------------+
3 rows in set (0.00 sec)

1.4 IS NULL、 IS NOT NULL -- 用于判断是否为NULL

为了选取出某些值为 NULL 的列数据，不能使用 =，而只能使用特定的谓词IS NULL。

SELECT product_name, purchase_price
FROM product
WHERE purchase_price IS NULL;
+--------------+----------------+
| product_name | purchase_price |
+--------------+----------------+
| 叉子         |           NULL |
| 圆珠笔       |           NULL |
+--------------+----------------+
2 rows in set (0.00 sec)

与此相反，想要选取 NULL 以外的数据时，需要使用IS NOT NULL。

SELECT product_name, purchase_price
FROM product
WHERE purchase_price IS NOT NULL;
+--------------+----------------+
| product_name | purchase_price |
+--------------+----------------+
| T恤          |            500 |
| 打孔器       |            320 |
| 运动T恤      |           2800 |
| 菜刀         |           2800 |
| 高压锅       |           5000 |
| 擦菜板       |            790 |
+--------------+----------------+
6 rows in set (0.00 sec)

1.5 IN谓词 -- OR的简便用法

多个查询条件取并集时可以选择使用or语句。

-- 通过OR指定多个进货单价进行查询
SELECT product_name, purchase_price
FROM product
WHERE purchase_price = 320
OR purchase_price = 500
OR purchase_price = 5000;
+--------------+----------------+
| product_name | purchase_price |
+--------------+----------------+
| T恤          |            500 |
| 打孔器       |            320 |
| 高压锅       |           5000 |
+--------------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)

虽然上述方法没有问题，但还是存在一点不足之处，那就是随着希望选取的对象越来越多， SQL 语句也会越来越长，阅读起来也会越来越困难。这时， 我们就可以使用IN 谓词
`IN(值1, 值2, 值3, ......)来替换上述 SQL 语句。

SELECT product_name, purchase_price
FROM product
WHERE purchase_price IN (320, 500, 5000);
+--------------+----------------+
| product_name | purchase_price |
+--------------+----------------+
| T恤          |            500 |
| 打孔器       |            320 |
| 高压锅       |           5000 |
+--------------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)

上述语句简洁了很多，可读性大幅提高。
反之，希望选取出“进货单价不是 320 元、 500 元、 5000 元”的商品时，可以使用否定形式NOT IN来实现。

SELECT product_name, purchase_price
FROM product
WHERE purchase_price NOT IN (320, 500, 5000);
+--------------+----------------+
| product_name | purchase_price |
+--------------+----------------+
| 运动T恤      |           2800 |
| 菜刀         |           2800 |
| 擦菜板       |            790 |
+--------------+----------------+
3 rows in set (0.00 sec)

需要注意的是，在使用IN 和 NOT IN 时是无法选取出NULL数据的。
实际结果也是如此，上述两组结果中都不包含进货单价为 NULL 的叉子和圆珠笔。 NULL 只能使用 IS NULL 和 IS NOT NULL 来进行判断。

1.6 使用子查询作为IN谓词的参数

  • IN和子查询

IN 谓词（NOT IN 谓词）具有其他谓词所没有的用法，那就是可以使用子查询作为其参数。子查询就是 SQL内部生成的表，因此也可以说“能够将表作为 IN 的参数”。同理，我们还可以说“能够将视图作为 IN 的参数”。

在此，创建一张新表shopproduct显示出商店销售的商品清单。

-- DDL ：创建表
DROP TABLE IF EXISTS shopproduct;
CREATE TABLE shopproduct
(  shop_id CHAR(4)     NOT NULL,
 shop_name VARCHAR(200) NOT NULL,
product_id CHAR(4)      NOT NULL,
  quantity INTEGER      NOT NULL,
PRIMARY KEY (shop_id, product_id) -- 指定主键
);
-- DML ：插入数据
START TRANSACTION; -- 开始事务
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000A', '东京', '0001', 30);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000A', '东京', '0002', 50);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000A', '东京', '0003', 15);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000B', '名古屋', '0002', 30);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000B', '名古屋', '0003', 120);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000B', '名古屋', '0004', 20);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000B', '名古屋', '0006', 10);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000B', '名古屋', '0007', 40);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000C', '大阪', '0003', 20);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000C', '大阪', '0004', 50);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000C', '大阪', '0006', 90);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000C', '大阪', '0007', 70);
INSERT INTO shopproduct (shop_id, shop_name, product_id, quantity) VALUES ('000D', '福冈', '0001', 100);
COMMIT; -- 提交事务
SELECT * FROM shopproduct;
+---------+-----------+------------+----------+
| shop_id | shop_name | product_id | quantity |
+---------+-----------+------------+----------+
| 000A    | 东京      | 0001       |       30 |
| 000A    | 东京      | 0002       |       50 |
| 000A    | 东京      | 0003       |       15 |
| 000B    | 名古屋      | 0002       |       30 |
| 000B    | 名古屋      | 0003       |      120 |
| 000B    | 名古屋      | 0004       |       20 |
| 000B    | 名古屋      | 0006       |       10 |
| 000B    | 名古屋      | 0007       |       40 |
| 000C    | 大阪      | 0003       |       20 |
| 000C    | 大阪      | 0004       |       50 |
| 000C    | 大阪      | 0006       |       90 |
| 000C    | 大阪      | 0007       |       70 |
| 000D    | 福冈      | 0001       |      100 |
+---------+-----------+------------+----------+
13 rows in set (0.00 sec)

由于单独使用商店编号（shop_id）或者商品编号（product_id）不能区分表中每一行数据
，因此指定了 2 列作为主键（primary key）对商店和商品进行组合，用来唯一确定每一行数据。

假设需要取出大阪在售商品的销售单价，该如何实现呢？

第一步，取出大阪门店的在售商品 product_id ;

第二步，取出大阪门店在售商品的销售单价 sale_price

-- step1：取出大阪门店的在售商品 `product_id`
SELECT product_id
FROM shopproduct
WHERE shop_id = '000C';
+------------+
| product_id |
+------------+
| 0003       |
| 0004       |
| 0006       |
| 0007       |
+------------+
4 rows in set (0.00 sec)

上述语句取出了大阪门店的在售商品编号，接下来，使用上述语句作为第二步的查询条件来使用了。

-- step2：取出大阪门店在售商品的销售单价 `sale_price`
SELECT product_name, sale_price
FROM product
WHERE product_id IN (SELECT product_id
  FROM shopproduct
                       WHERE shop_id = '000C');
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 运动T恤      |       4000 |
| 菜刀         |       3000 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
+--------------+------------+
4 rows in set (0.00 sec)

子查询是从最内层开始执行的（由内而外），因此，上述语句的子查询执行之后，sql 展开成下面的语句

-- 子查询展开后的结果
SELECT product_name, sale_price
FROM product
WHERE product_id IN ('0003', '0004', '0006', '0007');
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 运动T恤      |       4000 |
| 菜刀         |       3000 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
+--------------+------------+
4 rows in set (0.00 sec)

既然 in 谓词能实现的功能，为何还要使用子查询呢？有以下两点原因：

①：实际生活中，某个门店的在售商品是不断变化的，使用 in 谓词就需要经常更新 sql 语句，降低了效率，提高了维护成本；

②：实际上，某个门店的在售商品可能有成百上千个，手工维护在售商品编号真是个大工程。

使用子查询即可保持 sql 语句不变，极大提高了程序的可维护性，这是系统开发中需要重点考虑的内容。

  • NOT IN和子查询

NOT IN 同样支持子查询作为参数，用法和 in 完全一样。

-- NOT IN 使用子查询作为参数，取出未在大阪门店销售的商品的销售单价
SELECT product_name, sale_price
  FROM product
 WHERE product_id NOT IN (SELECT product_id
                            FROM shopproduct
                           WHERE shop_id = '000A');
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 菜刀         |       3000 |
| 高压锅       |       6800 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
| 圆珠笔       |        100 |
+--------------+------------+
5 rows in set (0.00 sec)

1.7 EXIST 谓词

EXIST 谓词的用法理解起来有些难度。

① EXIST 的使用方法与之前的都不相同

② 语法理解起来比较困难

③ 实际上即使不使用 EXIST，基本上也都可以使用 IN（或者 NOT IN）来代替

这么说的话，还有学习 EXIST 谓词的必要吗？答案是肯定的，因为一旦能够熟练使用 EXIST 谓词，就能体会到它极大的便利性。

不过，也不用过于担心，文章介绍了EXIST的一些基本用法，日后工作或者学习中可以多多留意 EXIST 谓词的用法，以期能够在达到 SQL 中级水平时掌握此用法。

  • EXIST谓词的使用方法

谓词的作用就是 “判断是否存在满足某种条件的记录”。

如果存在这样的记录就返回真（TRUE），如果不存在就返回假（FALSE）。

EXIST（存在）谓词的主语是“记录”。

我们继续以 IN和子查询 中的示例，使用 EXIST 选取出大阪门店在售商品的销售单价。

SELECT product_name, sale_price
  FROM product AS p
 WHERE EXISTS (SELECT *
                 FROM shopproduct AS sp
                WHERE sp.shop_id = '000C'
                  AND sp.product_id = p.product_id);
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 运动T恤      |       4000 |
| 菜刀         |       3000 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
+--------------+------------+
4 rows in set (0.00 sec)
  • EXIST的参数

之前我们学过的谓词，基本上都是像“列 LIKE 字符串”或者“ 列 BETWEEN 值 1 AND 值 2”这样需要指定 2 个以上的参数，而 EXIST 的左侧并没有任何参数。因为 EXIST 是只有 1 个参数的谓词。 所以，EXIST 只需要在右侧书写 1 个参数，该参数通常都会是一个子查询。

(SELECT *
   FROM shopproduct AS sp
  WHERE sp.shop_id = '000C'
    AND sp.product_id = p.product_id)

上面这样的子查询就是唯一的参数。确切地说，由于通过条件“SP.product_id = P.product_id”将 product 表和 shopproduct表进行了联接，因此作为参数的是关联子查询。 EXIST 通常会使用关联子查询作为参数。

  • 子查询中的SELECT *

由于 EXIST 只关心记录是否存在，因此返回哪些列都没有关系。 EXIST 只会判断是否存在满足子查询中 WHERE 子句指定的条件“商店编号（shop_id）为 '000C'，商品（product）表和商店商品（shopproduct）表中商品编号（product_id）相同”的记录，只有存在这样的记录时才返回真（TRUE）。

因此，使用下面的查询语句，查询结果也不会发生变化。

SELECT product_name, sale_price
  FROM product AS p
 WHERE EXISTS (SELECT 1 -- 这里可以书写适当的常数
                 FROM shopproduct AS sp
                WHERE sp.shop_id = '000C'
                  AND sp.product_id = p.product_id);
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 运动T恤      |       4000 |
| 菜刀         |       3000 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
+--------------+------------+
4 rows in set (0.00 sec)

可以把在 EXIST 的子查询中书写 SELECT * 当作 SQL 的一种习惯。

  • 使用NOT EXIST替换NOT IN

就像 EXIST 可以用来替换 IN 一样， NOT IN 也可以用NOT EXIST来替换。

下面的代码示例取出，不在大阪门店销售的商品的销售单价。

SELECT product_name, sale_price
  FROM product AS p
 WHERE NOT EXISTS (SELECT *
                     FROM shopproduct AS sp
                    WHERE sp.shop_id = '000A'
                      AND sp.product_id = p.product_id);
+--------------+------------+
| product_name | sale_price |
+--------------+------------+
| 菜刀         |       3000 |
| 高压锅       |       6800 |
| 叉子         |        500 |
| 擦菜板       |        880 |
| 圆珠笔       |        100 |
+--------------+------------+
5 rows in set (0.00 sec)

NOT EXIST 与 EXIST 相反，当“不存在”满足子查询中指定条件的记录时返回真（TRUE）。

二、 CASE 表达式

2.1 CASE 表达式

CASE 表达式是函数的一种。是 SQL 中数一数二的重要功能，有必要好好学习一下。

CASE 表达式是在区分情况时使用的，这种情况的区分在编程中通常称为（条件）分支。

CASE表达式的语法分为简单CASE表达式和搜索CASE表达式两种。由于搜索CASE表达式包含简单CASE表达式的全部功能。本课程将重点介绍搜索CASE表达式。

语法：

CASE WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
     WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
     WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
     .
     .
     .
ELSE <表达式>
END

上述语句执行时，依次判断 when 表达式是否为真值，是则执行 THEN 后的语句，如果所有的 when 表达式均为假，则执行 ELSE 后的语句。
无论多么庞大的 CASE 表达式，最后也只会返回一个值。

2.2 CASE表达式的使用方法

假设现在 要实现如下结果：

A ：衣服
B ：办公用品
C ：厨房用具

因为表中的记录并不包含“A ： ”或者“B ： ”这样的字符串，所以需要在 SQL 中进行添加。并将“A ： ”“B ： ”“C ： ”与记录结合起来。

  • 应用场景1：根据不同分支得到不同列值
SELECT  product_name,
        CASE WHEN product_type = '衣服' THEN CONCAT('A ： ',product_type)
             WHEN product_type = '办公用品'  THEN CONCAT('B ： ',product_type)
             WHEN product_type = '厨房用具'  THEN CONCAT('C ： ',product_type)
             ELSE NULL
        END AS abc_product_type
  FROM  product;
+--------------+------------------+
| product_name | abc_product_type |
+--------------+------------------+
| T恤          | A ： 衣服        |
| 打孔器       | B ： 办公用品    |
| 运动T恤      | A ： 衣服        |
| 菜刀         | C ： 厨房用具    |
| 高压锅       | C ： 厨房用具    |
| 叉子         | C ： 厨房用具    |
| 擦菜板       | C ： 厨房用具    |
| 圆珠笔       | B ： 办公用品    |
+--------------+------------------+
8 rows in set (0.00 sec)

ELSE 子句也可以省略不写，这时会被默认为 ELSE NULL。但为了防止有人漏读，还是希望大家能够显式地写出 ELSE 子句。
此外， CASE 表达式最后的“END”是不能省略的，请大家特别注意不要遗漏。忘记书写 END 会发生语法错误，这也是初学时最容易犯的错误。

  • 应用场景2：实现列方向上的聚合

通常我们使用如下代码实现行的方向上不同种类的聚合（这里是 sum）

SELECT product_type,
       SUM(sale_price) AS sum_price
  FROM product
 GROUP BY product_type;  
+--------------+-----------+
| product_type | sum_price |
+--------------+-----------+
| 衣服         |      5000 |
| 办公用品      |       600 |
| 厨房用具      |     11180 |
+--------------+-----------+
3 rows in set (0.00 sec)

假如要在列的方向上展示不同种类额聚合值，该如何写呢？

sum_price_clothes | sum_price_kitchen | sum_price_office
------------------+-------------------+-----------------
             5000 |             11180 |              600

聚合函数 + CASE WHEN 表达式即可实现该效果

-- 对按照商品种类计算出的销售单价合计值进行行列转换
SELECT SUM(CASE WHEN product_type = '衣服' THEN sale_price ELSE 0 END) AS sum_price_clothes,
       SUM(CASE WHEN product_type = '厨房用具' THEN sale_price ELSE 0 END) AS sum_price_kitchen,
       SUM(CASE WHEN product_type = '办公用品' THEN sale_price ELSE 0 END) AS sum_price_office
  FROM product;
+-------------------+-------------------+------------------+
| sum_price_clothes | sum_price_kitchen | sum_price_office |
+-------------------+-------------------+------------------+
|              5000 |             11180 |              600 |
+-------------------+-------------------+------------------+
1 row in set (0.00 sec)
  • （扩展内容）应用场景3：实现行转列

假设有如下图表的结构

计划得到如下的图表结构

聚合函数 + CASE WHEN 表达式即可实现该转换

-- CASE WHEN 实现数字列 score 行转列
SELECT name,
       SUM(CASE WHEN subject = '语文' THEN score ELSE null END) as chinese,
       SUM(CASE WHEN subject = '数学' THEN score ELSE null END) as math,
       SUM(CASE WHEN subject = '外语' THEN score ELSE null END) as english
  FROM score
 GROUP BY name;
+------+---------+------+---------+
| name | chinese | math | english |
+------+---------+------+---------+
| 张三 |      93 |   88 |      91 |
| 李四 |      87 |   90 |      77 |
+------+---------+------+---------+
2 rows in set (0.00 sec)

上述代码实现了数字列 score 的行转列，也可以实现文本列 subject 的行转列

-- CASE WHEN 实现文本列 subject 行转列
SELECT name,
       MAX(CASE WHEN subject = '语文' THEN subject ELSE null END) as chinese,
       MAX(CASE WHEN subject = '数学' THEN subject ELSE null END) as math,
       MIN(CASE WHEN subject = '外语' THEN subject ELSE null END) as english
  FROM score
 GROUP BY name;
+------+---------+------+---------+
| name | chinese | math | english |
+------+---------+------+---------+
| 张三 | 语文    | 数学 | 外语    |
| 李四 | 语文    | 数学 | 外语    |
+------+---------+------+---------+
2 rows in set (0.00 sec

总结：

  • 当待转换列为数字时，可以使用SUM AVG MAX MIN等聚合函数；
  • 当待转换列为文本时，可以使用MAX MIN等聚合函数

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