Язык программирования

SQL (Structured Query Language — Структурированный язык запросов) — язык управления базами данных для реляционных баз данных. Сам по себе SQL не является Тьюринг-полным языком программирования, но его стандарт позволяет создавать для него процедурные расширения, которые расширяют его функциональность до полноценного языка программирования.

Язык был создан в 1970х годах под названием “SEQUEL” для системы управления базами данных (СУБД) System R. Позднее он был переименован в “SQL” во избежание конфликта торговых марок. В 1979 году SQL был впервые опубликован в виде коммерческого продукта Oracle V2.

Первый официальный стандарт языка был принят ANSI в 1986 году и ISO — в 1987. С тех пор были созданы еще несколько версий стандарта, некоторые из них повторяли предыдущие с незначительными вариациями, другие принимали новые существенные черты.

Несмотря на существование стандартов, большинство распространенных реализаций SQL отличаются так сильно, что код редко может быть перенесен из одной СУБД в другую без внесения существенных изменений. Это объясняется большим объемом и сложностью стандарта, а также нехваткой в нем спецификаций в некоторых важных областях реализации.

SQL создавался как простой стандартизированный способ извлечения и управления данными, содержащимися в реляционной базе данных. Позднее он стал сложнее, чем задумывался, и превратился в инструмент разработчика, а не конечного пользователя. В настоящее время SQL (по большей части в реализации Oracle) остается самым популярным из языков управления базами данных, хотя и существует ряд альтернатив.

SQL состоит из четырех отдельных частей:

1. язык определения данных (DDL) используется для определения структур данных, хранящихся в базе данных. Операторы DDL позволяют создавать, изменять и удалять отдельные объекты в БД. Допустимые типы объектов зависят от используемой СУБД и обычно включают базы данных, пользователей, таблицы и ряд более мелких вспомогательных объектов, например, роли и индексы.
2. язык манипуляции данными (DML) используется для извлечения и изменения данных в БД. Операторы DML позволяют извлекать, вставлять, изменять и удалять данные в таблицах. Иногда операторы select извлечения данных не рассматриваются как часть DML, поскольку они не изменяют состояние данных. Все операторы DML носят декларативный характер.
3. язык определения доступа к данным (DCL) используется для контроля доступа к данным в БД. Операторы DCL применяются к привилегиям и позволяют выдавать и отбирать права на применение определенных операторов DDL и DML к определенным объектам БД.
4. язык управления транзакциями (TCL) используется для контроля обработки транзакций в БД. Обычно операторы TCL включают commit для подтверждения изменений, сделанных в ходе транзакции, rollback для их отмены и savepoint для разбиения транзакции на несколько меньших частей.

Следует отметить, что SQL реализует декларативную парадигму программирования: каждый оператор описывает только необходимое действие, а СУБД принимает решение о том, как его выполнить, т.е. планирует элементарные операции, необходимые для выполнения действия и выполняет их. Тем не менее, для эффективного использования возможностей SQL разработчику необходимо понимать то, как СУБД анализирует каждый оператор и создает его план выполнения.

Примеры:

Hello, World!:

Строка ‘Hello, World!’ выбирается из встроенной таблицы dual , используемой для запросов, не требующих обращения к настоящим таблицам.

select "Hello, World!" from dual ;

Факториал:

SQL не поддерживает циклы, рекурсии или пользовательские функции. Данный пример демонстрирует возможный обходной путь, использующий:

• псевдостолбец level для создания псевдотаблиц t1 и t2 , содержащих числа от 1 до 16,
• агрегатную функцию sum , позволяющую суммировать элементы множества без явного использования цикла,
• и математические функции ln и exp , позволяющие заменить произведение (необходимое для вычисления факториала) на сумму (предоставляемую SQL).

Строка “0! = 1” не войдет в набор строк, полученный в результате, т.к. попытка вычислить ln(0) приводит к исключению.

Числа Фибоначчи:

SQL не поддерживает циклы или рекурсии, кроме того, конкатенация полей из разных строк таблицы или запроса не является стандартной агрегатной функцией. Данный пример использует:

• формулу Бине и математические функции ROUND , POWER и SQRT для вычисления n-ого числа Фибоначчи;
• псевдостолбец level для создания псевдотаблицы t1, содержащей числа от 1 до 16;
• встроенную функцию SYS_CONNECT_BY_PATH для упорядоченной конкатенации полученных чисел.

SELECT REPLACE (MAX (SYS_CONNECT_BY_PATH (fib || ", " , "/" )), "/" , "" ) || "..." fiblist FROM ( SELECT n , fib , ROW_NUMBER () OVER (ORDER BY n ) r FROM (select n , round ((power ((1 + sqrt (5 )) * 0 . 5 , n ) - power ((1 - sqrt (5 )) * 0 . 5 , n )) / sqrt (5 )) fib from (select level n from dual connect by level <= 16 ) t1 ) t2 ) START WITH r = 1 CONNECT BY PRIOR r = r - 1 ;

Hello, World!:

select "Hello, World!" ;

Факториал:

Используется рекурсивное определение факториала, реализованное через рекурсивный запрос. Каждая строка запроса содержит два числовых поля — n и n!, и каждая следующая строка вычисляется с использованием данных из предыдущей.

Можно вычислить целочисленные факториалы только до 20!. При попытке вычислить 21! возникает ошибка “Arithmetic overflow error”, т.е. происходит переполнение разрядной сетки.

Для вещественных чисел вычисляется факториал 100! (Для этого в примере необходимо заменить bigint на float в 3-ей строке)

Числа Фибоначчи:

Используется итеративное определение чисел Фибоначчи, реализованное через рекурсивный запрос. Каждая строка запроса содержит два соседних числа последовательности, и следующая строка вычисляется как (последнее число, сумма чисел) предыдущей строки. Таким образом все числа, кроме первого и последнего, встречаются дважды, поэтому в результат входят только первые числа каждой строки.

Факториал:

Этот пример демонстрирует использование оператора model , доступного начиная с версии Oracle 10g и позволяющего обработку строк запроса как элементов массива. Каждая строка содержит два поля — номер строки n и его факториал f.

select n || "! = " || f factorial from dual model return all rows dimension by ( 0 d ) measures ( 0 f , 1 n ) rules iterate (17 ) ( f [ iteration_number ] = decode (iteration_number , 0 , 1 , f [ iteration_number - 1 ] * iteration_number ), n [ iteration_number ] = iteration_number );

Числа Фибоначчи:

Этот пример демонстрирует использование оператора model , доступного начиная с версии Oracle 10g и позволяющего обработку строк запроса как элементов массива. Каждая строка содержит два поля — само число Фибоначчи и конкатенация всех чисел, меньше или равных ему. Итеративная конкатенация чисел в том же запросе, в котором они генерируются, выполняется проще и быстрее, чем агрегация как отдельное действие.

select max (s ) || ", ..." from (select s from dual model return all rows dimension by ( 0 d ) measures ( cast (" " as varchar2 (200 )) s , 0 f ) rules iterate (16 ) ( f [ iteration_number ] = decode (iteration_number , 0 , 1 , 1 , 1 , f [ iteration_number - 1 ] + f [ iteration_number - 2 ]), s [ iteration_number ] = decode (iteration_number , 0 , to_char (f [ iteration_number ]), s [ iteration_number - 1 ] || ", " || to_char (f [ iteration_number ])) ) );

Факториал:

select concat (cast (t2 . n as char ), "! = " , cast (exp (sum (log (t1 . n ))) as char )) from ( select @ i : = @ i + 1 AS n from TABLE , (select @ i : = 0 ) as sel1 limit 16 ) t1 , ( select @ j : = @ j + 1 AS n from TABLE , (select @ j : = 0 ) as sel1 limit 16 ) t2 where t1 . n <= t2 . n group by t2 . n

Числа Фибоначчи:

Замените TABLE на любую таблицу, к которой есть доступ, например, mysql.help_topic .

select concat (group_concat (f separator ", " ), ", ..." ) from (select @ f : = @ i + @ j as f , @ i : = @ j , @ j : = @ f from TABLE , (select @ i : = 1 , @ j : = 0 ) sel1 limit 16 ) t

Hello, World!:

В этом примере используется анонимный блок PL/SQL, который выводит сообщение в стандартный поток вывода с помощью пакета dbms_output .

begin dbms_output . put_line ("Hello, World!" ); end ;

Факториал:

Этот пример демонстрирует итеративное вычисление факториала средствами PL/SQL.

declare n number : = 0 ; f number : = 1 ; begin while (n <= 16 ) loop dbms_output . put_line (n || "! = " || f ); n : = n + 1 ; f : = f * n ; end loop ; end ;

Числа Фибоначчи:

Этот пример использует итеративное определение чисел Фибоначчи. Уже вычисленные числа хранятся в структуре данных varray — аналоге массива.

declare type vector is varray (16 ) of number ; fib vector : = vector (); i number ; s varchar2 (100 ); begin fib . extend (16 ); fib (1 ) : = 1 ; fib (2 ) : = 1 ; s : = fib (1 ) || ", " || fib (2 ) || ", " ; for i in 3 .. 16 loop fib (i ) : = fib (i - 1 ) + fib (i - 2 ); s : = s || fib (i ) || ", " ; end loop ; dbms_output . put_line (s || "..." ); end ;

Квадратное уравнение:

Этот пример тестировался в SQL*Plus, TOAD и PL/SQL Developer.

Чистый SQL позволяет вводить переменные в процессе исполнения запроса в виде заменяемых переменных. Для определения такой переменной ее имя (в данном случае A, B и C) следует использовать с амперсандом & перед ним каждый раз, когда нужно сослаться на эту переменную. Когда запрос выполняется, пользователь получает запрос на ввод значений всех заменяемых переменных, использованных в запросе. После ввода значений каждая ссылка на такую переменную заменяется на ее значение, и полученный запрос выполняется.

Существует несколько способов ввести значения для заменяемых переменных. В данном примере первая ссылка на каждую переменную предваряется не одинарным, а двойным амперсандом && . Таким образом значение для каждой переменной вводится только один раз, а все последующие ссылки на нее будут заменены тем же самым значением (при использовании одиночного амперсанда в SQL*Plus значение для каждой ссылки на одну и ту же переменную приходится вводить отдельно). В PL/SQL Developer ссылки на все переменные должны предваряться одиночным знаком & , иначе будет возникать ошибка ORA-01008 “Not all variables bound”.

Первая строка примера задает символ для десятичного разделителя, который используется при преобразовании чисел-корней в строки.

Сам запрос состоит из четырех разных запросов. Каждый запрос возвращает строку, содержащую результат вычислений, в одном из случаев (A=0, D=0, D>0 и D<0) и ничего — в трех остальных случаях. Результаты всех четырех запросов объединяются, чтобы получить окончательный результат.

alter session set NLS_NUMERIC_CHARACTERS = ". " ; select "Not a quadratic equation." ans from dual where && A = 0 union select "x = " || to_char (-&& B / 2 /& A ) from dual where & A != 0 and & B *& B - 4 *& A *&& C = 0 union select "x1 = " || to_char ((-& B + sqrt (& B *& B - 4 *& A *& C )) / 2 /& A ) || ", x2 = " || to_char (-& B - sqrt (& B *& B - 4 *& A *& C )) / 2 /& A from dual where & A != 0 and & B *& B - 4 *& A *& C > 0 union select "x1 = (" || to_char (-& B / 2 /& A ) || "," || to_char (sqrt (-& B *& B + 4 *& A *& C ) / 2 /& A ) || "), " || "x2 = (" || to_char (-& B / 2 /& A ) || "," || to_char (- sqrt (-& B *& B + 4 *& A *& C ) / 2 /& A ) || ")" from dual where & A != 0 and & B *& B - 4 *& A *& C < 0 ;

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.

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

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?

Программы клиенты

Протокол TFTP

TFTP - тоже протокол FTP, но поверх протокола UDP (т.е. протокол без гарантированной доставки). Может использоваться в локальной сети, где скорость передачи важнее. На практике используется редко.

FTP - программа запускается с командной строки.

Windows Comander - может работать как FTP-клиент. Позволяет работать с удаленными каталогами также как с локальными.

NetVampire - Специализированный FTP-клиент, который позволяет качать большие файлы и качать по плохим каналам.

SQL (Structured Query Language) - это структурированный язык запросов к реляционным базам данных. На этом языке можно формулировать выражения (запросы), которые извлекают требуемые данные, модифицируют их, создают таблицы и изменяют их структуры, определяют права доступа к данным и многое другое.

Запросы выполняются системой управления базой данных (СУБД). Если вы не являетесь специалистом по разработке и администрированию баз данных, то вполне можете быть их пользователем, который просматривает или/и изменяет данные в уже имеющихся таблицах. Во многих случаях эти и другие операции с базой данных выполняются с помощью специальных приложений, предоставляющих пользователю удобный интерфейс. Обычно приложения пишутся на специальных языках программирования (С, Pascal, Visual Basic и т. п.) и чаще всего создаются с помощью интегрированных сред разработки, например, Delphi, C++ Builder и др. Однако доступ к базе данных можно получить и без них - с помощью только SQL. Следует заметить также, что и специализированные приложения обычно используют SQL-фрагменты кода при обращениях к базе данных.

Таким образом, SQL - широко распространенный стандартный язык работы с реляционными базами данных. Синтаксис этого языка достаточно прост, чтобы его могли использовать рядовые пользователи, а не только программисты. В настоящее время обычный пользователь компьютера должен владеть, по крайней мере, текстовым редактором (например, Microsoft Word) и электронными таблицами (например, Microsoft Excel). Неплохо, если он также умеет пользоваться базами данных. Различных СУБД существует много, а универсальное средство работы с базами данных одно - SQL. Знание SQL, хотя бы его основ, и умение его применять для поиска и анализа данных является фундаментальной частью компьютерной грамотности даже рядовых пользователей.

Первые разработки систем управления реляционными базами данных (реляционных СУБД) были выполнены в компании IBM в начале 1970-х годов. Тогда же был создан язык данных, предназначенный для работы в этих системах. Экспериментальная версия этого языка называлась SEQUEL - от англ. Structured English QUEry Language (структурированный английский язык запросов). Однако официальная версия была названа короче - SQL (Structured Query Language). Точнее говоря, SQL - это подъязык данных, поскольку СУБД содержит и другие языковые средства.

В 1981 году IBM выпускает реляционную СУБД SQL/DS. К этому времени компания Relation Software Inc. (сегодня это Oracle Corporation) уже выпустила свою реляционную СУБД. Эти продукты сразу же стали стандартом систем, предназначенных для управления базами данных. В состав этих продуктов вошел и SQL, который фактически стал стандартом для подъязыков данных. Производители других СУБД выпустили свои версии SQL. В них имелись не только основные возможности продуктов IBM. Чтобы получить некоторое преимущество для "своей" СУБД, производители вводили некоторые расширения SQL. Вместе с тем, начались работы по созданию общепризнанного стандарта SQL.

В 1986 году Американский национальный институт стандартов (American National Standards Institute, ANSI) выпустил официальный стандарт SQL-86, который в 1989 году был обновлен и получил новое название SQL-89. В 1992 году этот стандарт был назван SQL-92 (ISO/IEC 9075:1992). Последней версией стандарта SQL является SQL:2003 (ISO/IEC 9075X:2003).

Любая реализация SQL в конкретной СУБД несколько отличается от стандарта, соответствие которому объявлено производителем. Так, многие СУБД (например, Microsoft Access 2003, PostgreSQL 7.3) поддерживают SQL-92 не в полной мере, а лишь с некоторым уровнем соответствия. Кроме того, они поддерживают и элементы, которые не входят в стандарт. Однако разработчики СУБД стремятся к тому, чтобы новые версии их продуктов как можно в большей степени соответствовали стандарту SQL.

Внимание. В данном пособии описаны элементы SQL2003, не все из которых поддерживаются существующими СУБД. Прежде чем применять их на практике, следует убедиться, что они будут работать в вашей СУБД. Об этом можно узнать из технической документации. Большинство описанных элементов соответствуют и более ранним версиям SQL, в частности, широко распространенному SQL-92.

SQL задумывался как простой язык запросов к реляционной базе данных, близкий к естественному (точнее, к английскому) языку. Предполагалось, что близость по форме к естественному языку сделает SQL средством, доступным для широкого применения обычными пользователями баз данных, а не только программистами. Первоначально SQL не содержал никаких управляющих структур, свойственных обычным языкам программирования. Запросы, синтаксис которых довольно прост, вводились прямо с консоли последовательно один за другим и в этой же последовательности выполнялись. Однако SQL так и не стал инструментом банковских служащих, продавцов авиа- и железнодорожных билетов, экономистов и других служащих различных фирм, использующих информацию, хранимую в базах данных. Для них простой SQL оказался слишком сложным и неудобным, несмотря на свою близость к естественному языку вопросов.

На практике с базой данных обычно работают посредством приложений, написанных программистами на процедурных языках, например, на С, Visual Basic, Pascal, Java и др. Часто приложения создаются в специальных средах визуальной разработки, таких как Delphi, Microsoft Access, Visual dBase и т. п. При этом разработчику приложения практически не приходится писать коды программ, поскольку за него это делает система разработки. Во всяком случае, работа с программным кодом оказывается минимальной. Эти приложения имеют удобный графический интерфейс, не вынуждающий пользователя непосредственно вводить запросы на языке SQL. Вместо него это делает приложение. Впрочем, приложение может как использовать, так и не использовать SQL для обращения к базе данных. SQL не единственное, хотя и очень эффективное средство получения, добавления и изменения данных, и если есть возможность использовать его в приложении, то это следует делать.

Реляционные базы данных могут существовать и действительно существуют вне зависимости от приложений, обеспечивающих пользовательский интерфейс. Если по каким-либо причинам такого интерфейса нет, то доступ к базе данных можно осуществить с помощью SQL, используя консоль или какое-нибудь приложение, с помощью которого можно соединиться с базой данных, ввести и отправить SQL-запрос (например, Borland SQL Explorer).

Язык SQL считают декларативным (описательным) языком, в отличие от языков, на которых пишутся программы. Это означает, что выражения на языке SQL описывают, что требуется сделать, а не каким образом.

Например, для того чтобы выбрать из таблицы сотрудники сведения о фамилиях и должностях сотрудников 102 отдела, достаточно выполнить следующий запрос:

SELECT Фамилия, Должность FROM Сотрудники WHERE Отдел=102;

По-русски данное выражение звучит так:

ВЫБРАТЬ Фамилия, Должность ИЗ Сотрудники ПРИ УСЛОВИИ, ЧТО Отдел = 102;

Чтобы изменить значение "Иванов " на "Петров " столбца Фамилия , достаточно выполнить следующий запрос:

UPDATE Сотрудники SET Фамилия = "Петров" WHERE Фамилия = "Иванов";

По-русски данное выражение выглядит так:

ОБНОВИТЬ Сотрудники УСТАНОВИВ Фамилия РАВНЫМ "Петров " ГДЕ Фамилия = "Иванов" ;

Вам не нужно подробно описывать действия, которые должна выполнить СУБД, чтобы выбрать из таблицы указанные в запросе данные. Вы просто описываете, что желаете получить. В результате выполнения запроса СУБД возвращает таблицу, содержащую запрошенные вами данные. Если в базе данных не оказалось данных, соответствующих запросу, то будет возвращена пустая таблица.

Однако последние версии SQL поддерживают операторы управления вычислениями, свойственные процедурным языкам управления (операторы условного перехода и цикла). Поэтому SQL сейчас это не чисто декларативный язык.

Кроме выборки, добавления, изменения и удаления данных из таблиц, SQL позволяет выполнять все необходимые действия по созданию, модификации и обеспечению безопасности баз данных. Все эти возможности распределены между тремя компонентами SQL:

· DML (Data Manipulation Language - язык манипулирования данными ) предназначен для поддержки базы данных: выбора (SELECT ), добавления (INSERT ), изменения (UPDATE ) и удаления (DELETE ) данных из таблиц. Эти операторы (команды) могут содержать выражения, в том числе и вычисляемые, а также подзапросы - запросы, содержащиеся внутри другого запроса. В общем случае выражение запроса может быть настолько сложным, что сразу и не скажешь, что он делает. Однако сложный запрос можно мысленно разбить на части, которые легче анализировать. Аналогично, сложные запросы создаются из относительно простых для понимания выражений (подзапросов).

· DDL (Data Definition Language - язык определения данных ) предназначен для создания, модификации и удаления таблиц и всей базы данных. Примерами операторов, входящих в DDL, являются CREATE TABLE (создать Таблицу)," CREATE VIEW (создать представление), CREATE SHEMA (создать схему), ALTER TABLE (изменить таблицу), DROP (удалить) и др.

· DCL (Data Control Language - язык управления данными ) предназначен для обеспечения защиты базы данных от различного рода повреждений. СУБД предусматривает некоторую защиту данных автоматически. Однако в ряде случаев следует предусмотреть дополнительные меры, предоставляемые DCL.

Вы новичок в программировании или же просто раньше избегали изучения SQL? Тогда вы попали по нужному адресу, так как любой разработчик в конце-концов сталкивается с необходимостью знать этот язык запросов. Пусть вы и не будете главным дизайнером баз данных, но работы с ними избежать практически невозможно. Я надеюсь этот краткий обзор синтаксиса основных SQL-запросов поможет заинтересованному разработчику и любому, кому это понадобится.

Что такое база данных SQL?

Структурированный язык запросов (S tructured Q uery L anguage) – стандарт коммуникации с базой данных, который поддержан ANSI. Самая последняя версия – SQL-99, хотя новый стандарт уже находится в разработке. Большинство баз данных твердо придерживается стандарта ANSI-92. Было много обсуждений по поводу введения более современных стандартов, но изготовители коммерческих баз данных отклоняются от этого, развивая свои новые концепции манипуляции хранимыми данными. Почти каждая отдельная база данных использует некоторый уникальный набор синтаксиса, хоть и очень сильно подобного стандарту ANSI. В большинстве случаев, этот синтаксис является расширением базового стандарта, хотя бывают случаи, когда такой синтаксис приводит к различным результатам для разных баз данных. Всегда неплохой идеей будет просмотр документации к базе данных, особенно, если получаются неожиданные результаты.

Если вы впервые встречаетесь с SQL, то необходимо ознакомиться с основными концепциями, которые нужно понять.

В общих терминах, "база данных" является общим названием для реляционной системы управления базами данных (РСУБД). Для некоторых систем, "база данных" также относится к группе таблиц, данных, конфигурационной информации, которые являются неотъемлемо отдельной частью от других, подобных конструкций. В этом случае, каждая инсталляция SQL базы данных может состоять из нескольких баз данных. В других системах, они упомянуты как таблицы.

Таблица – конструкция базы данных, которая состоит из столбцов , содержащих строки данных. Обычно таблицы созданы для того, чтобы содержать связанную информацию. В пределах той же самой базы данных могут быть созданы несколько таблиц.

Каждый столбец представляет собой атрибут или совокупность атрибутов объектов, например идентификационные номера служащих, рост, цвет машин и т.п. Часто в отношении столбца используется термин поле с указанием имени, например "в поле Name". Поле строки является минимальным элементом таблицы. Каждый столбец в таблице имеет определенное имя, тип данных и размер. Имена столбцов должны быть уникальны в пределах таблицы.

Каждая строка (или запись) представляет собой совокупность атрибутов конкретного объекта, например, в строке может содержаться идентификационный номер служащего, размер его зарплаты, год его рождения и т.д. Строки таблиц не имеют названий. Чтобы обратиться к конкретной строке, пользователю необходимо указать какой-то атрибут (или набор атрибутов), уникально ее идентифицирующий.

Одной из важнейших операций, которые выполняются при работе с данными, является выборка хранящейся в базе данных информации. Для этого пользователь должен выполнить запрос (query).

Теперь давайте рассмотрим основные типы запросов к базе данных, которые сосредоточены на манипуляции данными в пределах базы. Для наших целей, все примеры приведены в стандартном SQL, дабы соответствовать любой среде.

Типы запросов данных

Есть четыре основных типа запросов данных в SQL, которые относятся к так называемому языку манипулирования данными (Data Manipulation Language или DML):

• SELECT – выбрать строки из таблиц;
• INSERT – добавить строки в таблицу;
• UPDATE – изменить строки в таблице;
• DELETE – удалить строки в таблице;

Каждый из этих запросов имеет различные операторы и функции, которые используются для того, чтобы произвести какие-то действия с данными. Запрос SELECT имеет самое большое количество опций. Существуют также дополнительные типы запросов, используемых вместе с SELECT, типа JOIN и UNION. Но пока, мы сосредоточимся только на основных запросах.

Использование запроса SELECT для выборки нужных данных

Чтобы получить информацию, хранящуюся в базе данных используется запрос SELECT. Базовое действие этого запроса ограничено одной таблицей, хотя существуют конструкции, обеспечивающие выборку с нескольких таблиц одновременно. Для того, чтобы получить все строки данных для специфических столбцов, используется запрос такого вида:

SELECT column1, column2 FROM table_name;

Также, можно получить все столбцы из таблицы, используя подстановочный знак *:

SELECT * FROM table_name;

Это может быть полезно в том случае, когда вы собираетесь выбрать данные с определенным условием WHERE. Следующий запрос возвратит все столбцы со всех строк, где "column1" содержит значение "3":

Кроме = (равно), существуют следующие условные операторы:

Дополнительно можно использовать условия BITWEEN и LIKE для сравнения с условием WHERE, а так же комбинации операторов AND и OR.

Что в переводе на русский язык означает: выбрать все строки из таблицы table_name, где значение столбца age больше или равно 18, а также значение столбца LastName находится в алфавитном промежутке от Иванов до Сидоров включительно, или же значением столбца Company является Motorola.

Использование запроса INSERT для вставки новых данных

Запрос INSERT используется для создания новой строки данных. Для обновления уже существующих данных или пустых полей строки нужно использовать запрос UPDATE.

Примерный синтаксис запроса INSERT:

INSERT INTO table_name (column1, column2, column3) VALUES ("data1", "data2", "data3");

Если вы собираетесь вставлять все значения в порядке, в котором находятся столбцы таблицы, то можно и не указывать имена столбцов, хотя для удобочитаемости это предпочтительнее. Кроме того, если вы перечисляете столбцы, необязательно указывать их по порядку нахождения в базе данных, пока значения, которые вы вводите, соответсвуют этому порядку. Вы не должны перечислять столбцы, в которые не вводится информация.

Изменяется уже существующая информация в базе данных очень похожим образом.

Запрос UPDATE и условие WHERE

UPDATE используется для того, чтобы изменить существующие значения или освободить поле в строке, поэтому новые значения должны соответствовать существующему типу данных и обеспечивать приемлемые значения. Если вы не хотите изменить значения во всех строках, то нужно использовать условие WHERE.

Вы можете использовать WHERE для любого столбца, включая тот, который хотите изменить. Это используется когда необходимо заменить одно определенное значение на другое.

Будьте осторожны! Запрос DELETE удаляет целые строки

Запрос DELETE полность удаляет строку из базы данных. Если вы хотите удалить одно единственное поле, то нужно использовать запрос UPDATE и установить для этого поля значение, которое будет являться аналогом NULL в вашей программе. Будьте внимательны, и ограничивайте ваш запрос DELETE условием WHERE, иначе вы можете потерять все содержимое таблицы.

Как только строка была удалена из вашей базы данных, она не подлежит восстановлению, поэтому желательно иметь столбец по имени "IsActive", или что-то типа того, который вы можете изменить на ноль, что будет указывать на блокировку представления данных из этой строки.

Теперь вы знаете основы SQL запросов

SQL – язык баз данных, и мы рассмотрели наиболее важные и базовые команды, используемые в запросах данных. Множество основных концепций не были затронуты (SUM и COUNT например), но те немногие команды, которые удалось перечислить выше, должны побудить вас к активным действиям и более глубокому изучению замечательного языка запросов под именем SQL.