1.1.1 摘要
Join是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要操作之一，SQL Server中包含的常用Join：內(nèi)聯(lián)接、外聯(lián)接和交叉聯(lián)接等。如果我們想在兩個或以上的表獲取其中從一個表中的行與另一個表中的行匹配的數(shù)據(jù)，這時我們應(yīng)該考慮使用Join，因為Join具體聯(lián)接表或函數(shù)進行查詢的特性
本文將通過具體例子介紹SQL中的各種常用Join的特性和使用場合：
1.1.2 正文
首先我們在tempdb中分別定義三個表College、Student和Apply，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
USE tempdb
---- If database exists the same name datatable deletes it.
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'College') DROP TABLE College;
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'Student') DROP TABLE Student;
IF EXISTS(SELECT TABLE_NAME FROM INFORMATION_SCHEMA.TABLES WHERE TABLE_NAME = 'Apply') DROP TABLE Apply;
---- Create Database.
create table College(cName nvarchar(50), state text, enrollment int);
create table Student(sID int, sName nvarchar(50), GPA real, sizeHS int);
create table Apply(sID int, cName nvarchar(50), major nvarchar(50), decision text);
Inner join
內(nèi)聯(lián)接（Inner join）是最常用的聯(lián)接類型之一，它查詢滿足聯(lián)接謂詞的數(shù)據(jù)。
假設(shè)我們要查詢申請表Apply中申請學(xué)校的相關(guān)信息，由于Apply表中包含學(xué)校名字我們并不能預(yù)知，所以我們可以根據(jù)cName來內(nèi)聯(lián)接（Inner join）表College和Apply，從而找到Apply表中包含學(xué)校的信息。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets college information from college table
---- bases on college name.
SELECT DISTINCT College.cName, College.enrollment
FROM College INNER JOIN
Apply ON College.cName = Apply.cName
圖1查詢結(jié)果
| cName |
state |
enrollment |
| Stanford |
CA |
15000 |
| Berkeley |
CA |
36000 |
| MIT |
MA |
10000 |
| Cornell |
NY |
21000 |
| Harvard |
MA |
29000 |
表1 College表中的數(shù)據(jù)
如上圖1所示，我們把Apply表包含的學(xué)校信息查詢出來了，由于Harvard并沒有被查詢出來，所以我們知道暫時還沒有學(xué)生申請Harvard。
內(nèi)聯(lián)接（Inner join）滿足交換律：“A inner join B” 和 “B inner join A” 是相等的。
Outer join
假設(shè)我們想看到所有學(xué)校信息；即使是那些沒有申請的學(xué)校（如：Harvard），這時我們可以使用外部聯(lián)接（Outer join）進行查詢。由于外部聯(lián)接保存一個或兩個輸入表的所有行，即使無法找到匹配聯(lián)接謂詞的行。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets all college information
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College LEFT OUTER JOIN
圖3左聯(lián)接查詢結(jié)果
如上圖3所示：由于在Apply表中并沒有學(xué)生申請Harvard，但是我們通過左聯(lián)接（left outer join）把所有學(xué)校信息查詢出來了。
由于左聯(lián)接（left outer join）產(chǎn)生表College的完全集，而Apply表中匹配的則有值，而不匹配的則以NULL值取代，所以我們知道Apply表中沒有學(xué)生申請Harvard。
通過左聯(lián)接查詢我們可以獲取College的完全集，假設(shè)現(xiàn)在我們既要獲取College的完全集又要獲取Apply的完全集，那么我們可以考慮使用完整外部聯(lián)接（full outer join）。使用完整外部聯(lián)接，我們可以查詢所有的學(xué)校，不管它們是否匹配聯(lián)接謂詞：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets all information from college and apply table.
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College FULL OUTER JOIN
Apply ON College.cName = Apply.cName
圖3 完整外部聯(lián)接查詢結(jié)果
現(xiàn)在我們獲取了College和Apply的完全數(shù)據(jù)集，對于表中匹配的則有值，即使沒有找到匹配cName的則以NULL值取代。
下表顯示每種外部聯(lián)接（outer join）匹配時保留數(shù)據(jù)行的情況：
|
聯(lián)接類型 |
保留數(shù)據(jù)行 |
|
A left outer join B |
all A rows |
|
A right outer join B |
all B rows |
|
A full outer join B |
all A and B rows |
表2 外部聯(lián)接保留數(shù)據(jù)行
完整外部聯(lián)接（full outer join）滿足交換律：“A full outer join B” 和 “B full outer join A” 是相等的。
Cross join
交叉聯(lián)接（cross join）執(zhí)行兩個表的笛卡爾積（就是把表A和表B的數(shù)據(jù)進行一個N*M的組合）。也就是說，它匹配一個表與另一個表中的每一行；我們不能通過使用ON子句在交叉聯(lián)接指定謂詞，雖然我們可以使用WHERE子句來實現(xiàn)相同的結(jié)果，這是交叉聯(lián)接基本上是作為一個內(nèi)部聯(lián)接了。
交叉聯(lián)接相對于內(nèi)部聯(lián)接使用率較低，而且兩個大表不應(yīng)該進行交叉聯(lián)接，因為這將導(dǎo)致一個非常昂貴的操作和一個非常大的結(jié)果集。
具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- College Cross join Apply.
SELECT College.cName, College.state, College.enrollment,
Apply.cName, Apply.major, Apply.decision
FROM College
CROSS JOIN Apply
圖4 College表和Apply表的行數(shù)
圖5 交叉聯(lián)接
現(xiàn)在我們對College和Apply表進行交叉聯(lián)接，而且生成數(shù)據(jù)行為College和Apply表行數(shù)的笛卡爾積即5 * 20 = 100。
Cross apply
在SQL Server 2005中提供了Cross apply使表可以和表值函數(shù)（table-valued functions TVF‘s）結(jié)果進行join查詢。例如，現(xiàn)在我們想通過函數(shù)的結(jié)果值和表Student進行查詢，這時我們可以使用Cross apply進行查詢：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Creates a function to get data from Apply base on sID.
CREATE FUNCTION dbo.fn_Apply(@sID int)
RETURNS @Apply TABLE (cName nvarchar(50), major nvarchar(50))
AS
BEGIN
INSERT @Apply SELECT cName, major FROM Apply where [sID] = @sID
RETURN
END
---- Student cross apply function fn_Apply.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student CROSS APPLY dbo.fn_Apply([sID])
我們也可以使用內(nèi)部聯(lián)接實現(xiàn)和Cross apply相同的查詢功能，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student INNER JOIN Apply bases on sID.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student INNER JOIN [Apply]
ON Student.sID = [Apply].sID
圖6 Cross apply查詢
Outer apply
在介紹Cross apply和Outer join之后，現(xiàn)在讓我們理解Out apply也就不難了，Outer apply使表可以和表值函數(shù)（table-valued functions TVF‘s）結(jié)果進行join查詢，找到匹配值則有值，沒有找到匹配值則以NULL表示。
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student outer apply function fn_Apply.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student OUTER APPLY dbo.fn_Apply([sID])
圖7 Outer apply查詢
Inner Join和Cross apply的區(qū)別
首先我們知道Inner join是表和表的聯(lián)接查詢，而Cross apply是表和表值函數(shù)的聯(lián)接查詢，在前面Cross apply例子中，我們也可以通過Inner join實現(xiàn)相同的查詢。
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student cross apply function fn_Apply.
SET STATISTICS PROFILE ON
SET STATISTICS TIME ON
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student CROSS APPLY dbo.fn_Apply([sID])
SET STATISTICS PROFILE OFF
SET STATISTICS TIME OFF
---- Student INNER JOIN Apply base on sID.
SET STATISTICS PROFILE ON
SET STATISTICS TIME ON
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS,
cName, major
FROM Student INNER JOIN [Apply]
ON Student.sID = [Apply].sID
SET STATISTICS PROFILE OFF
SET STATISTICS TIME OFFCross apply
查詢執(zhí)行時間:
CPU 時間= 0 毫秒，占用時間= 11 毫秒。
Inner join查詢執(zhí)行時間:
CPU 時間= 0 毫秒，占用時間= 4 毫秒。
圖8 執(zhí)行計劃
如圖8所示：Cross apply首先執(zhí)行TVF（table-valued functions），然后對表Studnet進行全表掃描，接著通過遍歷sID查找匹配值。
Inner join對表Student和Apply進行全表掃描，然后通過哈希匹配查找匹配的sID值。
通過以上的SQL執(zhí)行時間和執(zhí)行計劃，我們能不能說Inner join比Cross apply好呢？答案是否定的，如果表的數(shù)據(jù)量很大，那么Inner join的全表掃描耗費時間和CPU資源就增加了（可通過數(shù)據(jù)量大的表進行測試）。
雖然大多數(shù)采用Cross apply實現(xiàn)的查詢，可以通過Inner join實現(xiàn)，但Cross apply可能產(chǎn)生更好的執(zhí)行計劃和更佳的性能，因為它可以在聯(lián)接執(zhí)行之前限制集合加入。
Semi-join和Anti-semi-join
Semi-join從一個表中返回的行與另一個表中數(shù)據(jù)行進行不完全聯(lián)接查詢（查找到匹配的數(shù)據(jù)行就返回，不再繼續(xù)查找）。
Anti-semi-join從一個表中返回的行與另一個表中數(shù)據(jù)行進行不完全聯(lián)接查詢，然后返回不匹配的數(shù)據(jù)。
不同于其他的聯(lián)接運算，Semi-join和Anti-semi-join沒有明確的語法來實現(xiàn)，但Semi-join和Anti-semi-join在SQL Server中有多種應(yīng)用場合。我們可以使用EXISTS子來實現(xiàn)Semi-join查詢，Not EXISTS來實現(xiàn)Anti-semi-join。現(xiàn)在讓我們通過具體的例子說明吧！
假設(shè)要求我們找出Apply和Student表中sID匹配的學(xué)生信息，這和前面的Inner join查詢結(jié)果將一樣，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Student Semi-join Apply base on sID.
SELECT Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS
----[Apply].cName, [Apply].major
FROM Student
WHERE exists (
SELECT *
from [Apply]
where [Apply].sID = Student.sID
)
我們發(fā)現(xiàn)常用的EXISTS子句，原來是通過Left Semi Join實現(xiàn)的，所以說Semi-join在SQL Server中又許多使用場合。
圖9 查詢結(jié)果
圖10 執(zhí)行計劃
現(xiàn)在要求我們找出還沒有申請學(xué)校的學(xué)生信息，這時我們立刻反應(yīng)可以使用NOT EXISTS子句來實現(xiàn)該查詢，具體SQL代碼如下：
復(fù)制代碼 代碼如下:
---- Gets student still not apply for school.
SELECT Student.sID, Student.sName, Student.GPA, Student.sizeHS
----[Apply].cName, [Apply].major
FROM Student
WHERE NOT EXISTS (
SELECT *
FROM [Apply]
WHERE [Apply].sID = Student.sID
)
其實，我們常用的NOT EXISTS子句的實現(xiàn)是通過Anti-semi-join，通過執(zhí)行計劃我們發(fā)現(xiàn)在查找匹配sID時，SQL使用 Left Anti Semi Join進行查詢。
圖11 查詢結(jié)果
圖12 執(zhí)行計劃
1.1.3 總結(jié)
本文介紹了SQL中常用了聯(lián)接查詢方式：Inner join、Outer join、Cross join和Cross apply的使用場合和特性。
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