如何使用 SQL INNER JOIN 联结两个或多个表

本文介绍什么是 SQL INNER JOIN 联结,为什么使用联结,如何编写使用联结的 SELECT 语句。并讲述了一些关系数据库设计的基本知识,包括等值联结(也称为内联结)这种最常用的联结。

一、联结

SQL 最强大的功能之一就是能在数据查询的执行中联结(join)表。联结是利用 SQL 的 SELECT 能执行的最重要的操作,很好地理解联结及其语法是学习 SQL 的极为重要的部分。

在能够有效地使用联结前,必须了解关系表以及关系数据库设计的一些基础知识。下面的介绍并不能涵盖这一主题的所有内容,但作为入门已经够了。

1.1 关系表

理解关系表,最好是来看个例子。

有一个包含产品目录的数据库表,其中每类物品占一行。对于每一种物品,要存储的信息包括产品描述、价格,以及生产该产品的供应商。

现在有同一供应商生产的多种物品,那么在何处存储供应商名、地址、联系方法等供应商信息呢?将这些数据与产品信息分开存储的理由是:

  • 同一供应商生产的每个产品,其供应商信息都是相同的,对每个产品重复此信息既浪费时间又浪费存储空间;
  • 如果供应商信息发生变化,例如供应商迁址或电话号码变动,只需修改一次即可;
  • 如果有重复数据(即每种产品都存储供应商信息),则很难保证每次输入该数据的方式都相同。不一致的数据在报表中就很难利用。

关键是,相同的数据出现多次决不是一件好事,这是关系数据库设计的基础。

关系表的设计就是要把信息分解成多个表,一类数据一个表。各表通过某些共同的值互相关联(所以才叫关系数据库)。

在这个例子中可建立两个表:一个存储供应商信息,另一个存储产品信息。Vendors 表包含所有供应商信息,每个供应商占一行,具有唯一的标识。

此标识称为主键(primary key),可以是供应商 ID 或任何其他唯一值。

Products 表只存储产品信息,除了存储供应商 IDVendors 表的主键)外,它不存储其他有关供应商的信息。

Vendors 表的主键将 Vendors 表与 Products 表关联,利用供应商 ID 能从 Vendors 表中找出相应供应商的详细信息。

这样做的好处是:

  • 供应商信息不重复,不会浪费时间和空间;
  • 如果供应商信息变动,可以只更新 Vendors 表中的单个记录,相关表中的数据不用改动;
  • 由于数据不重复,数据显然是一致的,使得处理数据和生成报表更简单。

总之,关系数据可以有效地存储,方便地处理。因此,关系数据库的可伸缩性远比非关系数据库要好。

1.2 为什么使用联结

如前所述,将数据分解为多个表能更有效地存储,更方便地处理,并且可伸缩性更好。但这些好处是有代价的。

如果数据存储在多个表中,怎样用一条 SELECT 语句就检索出数据呢?

答案是使用联结。简单说,联结是一种机制,用来在一条 SELECT 语句中关联表,因此称为联结。使用特殊的语法,可以联结多个表返回一组输出,联结在运行时关联表中正确的行。

二、创建联结

创建联结非常简单,指定要联结的所有表以及关联它们的方式即可。请看下面的例子:

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SELECT vend_name, prod_name, prod_price
FROM Vendors, Products
WHERE Vendors.vend_id = Products.vend_id;

输出:

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vend_name                prod_name                prod_price
--------------------     --------------------     ----------
Doll House Inc.          Fish bean bag toy        3.4900
Doll House Inc.          Bird bean bag toy        3.4900
Doll House Inc.          Rabbit bean bag toy      3.4900
Bears R Us               8 inch teddy bear        5.9900
Bears R Us               12 inch teddy bear       8.9900
Bears R Us               18 inch teddy bear       11.9900
Doll House Inc.          Raggedy Ann              4.9900
Fun and Games            King doll                9.4900
Fun and Games            Queen doll               9.4900

我们来看这段代码。

SELECT 语句与前面所有语句一样指定要检索的列。这里最大的差别是所指定的两列(prod_nameprod_price)在一个表中,而第一列(vend_name)在另一个表中。

现在来看 FROM 子句。

与以前的 SELECT 语句不一样,这条语句的 FROM 子句列出了两个表:VendorsProducts

它们就是这条 SELECT 语句联结的两个表的名字。这两个表用 WHERE 子句正确地联结,WHERE 子句指示 DBMS 将 Vendors 表中的 vend_idProducts 表中的 vend_id 匹配起来。

可以看到,要匹配的两列指定为 Vendors.vend_idProducts.vend_id。这里需要这种完全限定列名,如果只给出 vend_id,DBMS 就不知道指的是哪一个(每个表中有一个)。

从前面的输出可以看到,一条 SELECT 语句返回了两个不同表中的数据。

2.1 WHERE 子句的重要性

使用 WHERE 子句建立联结关系似乎有点奇怪,但实际上是有个很充分的理由的。

要记住,在一条 SELECT 语句中联结几个表时,相应的关系是在运行中构造的。在数据库表的定义中没有指示 DBMS 如何对表进行联结的内容。你必须自己做这件事情。

在联结两个表时,实际要做的是将第一个表中的每一行与第二个表中的每一行配对。

WHERE 子句作为过滤条件,只包含那些匹配给定条件(这里是联结条件)的行。没有 WHERE 子句,第一个表中的每一行将与第二个表中的每一行配对,而不管它们逻辑上是否能配在一起。

理解这一点,请看下面的 SELECT 语句及其输出:

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SELECT vend_name, prod_name, prod_price
FROM Vendors, Products;

输出:

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vend_name           prod_name                       prod_price
----------------    ----------------------------    ----------
Bears R Us          8 inch teddy bear               5.99
Bears R Us          12 inch teddy bear              8.99
Bears R Us          18 inch teddy bear              11.99
Bears R Us          Fish bean bag toy               3.49
Bears R Us          Bird bean bag toy               3.49
Bears R Us          Rabbit bean bag toy             3.49
Bears R Us          Raggedy Ann                     4.99
Bears R Us          King doll                       9.49
Bears R Us          Queen doll                      9.49
Bear Emporium       8 inch teddy bear               5.99
Bear Emporium       12 inch teddy bear              8.99
Bear Emporium       18 inch teddy bear              11.99
Bear Emporium       Fish bean bag toy               3.49
Bear Emporium       Bird bean bag toy               3.49
Bear Emporium       Rabbit bean bag toy             3.49
Bear Emporium       Raggedy Ann                     4.99
Bear Emporium       King doll                       9.49
Bear Emporium       Queen doll                      9.49
Doll House Inc.     8 inch teddy bear               5.99
Doll House Inc.     12 inch teddy bear              8.99
Doll House Inc.     18 inch teddy bear              11.99
Doll House Inc.     Fish bean bag toy               3.49
Doll House Inc.     Bird bean bag toy               3.49
Doll House Inc.     Rabbit bean bag toy             3.49
Doll House Inc.     Raggedy Ann                     4.99
Doll House Inc.     King doll                       9.49
Doll House Inc.     Queen doll                      9.49
Furball Inc.        8 inch teddy bear               5.99
Furball Inc.        12 inch teddy bear              8.99
Furball Inc.        18 inch teddy bear              11.99
Furball Inc.        Fish bean bag toy               3.49
Furball Inc.        Bird bean bag toy               3.49
Furball Inc.        Rabbit bean bag toy             3.49
Furball Inc.        Raggedy Ann                     4.99
Furball Inc.        King doll                       9.49
Furball Inc.        Queen doll                      9.49
Fun and Games       8 inch teddy bear               5.99
Fun and Games       12 inch teddy bear              8.99
Fun and Games       18 inch teddy bear              11.99
Fun and Games       Fish bean bag toy               3.49
Fun and Games       Bird bean bag toy               3.49
Fun and Games       Rabbit bean bag toy             3.49
Fun and Games       Raggedy Ann                     4.99
Fun and Games       King doll                       9.49
Fun and Games       Queen doll                      9.49
Jouets et ours      8 inch teddy bear               5.99
Jouets et ours      12 inch teddy bear              8.99
Jouets et ours      18 inch teddy bear              11.99
Jouets et ours      Fish bean bag toy               3.49
Jouets et ours      Bird bean bag toy               3.49
Jouets et ours      Rabbit bean bag toy             3.49
Jouets et ours      Raggedy Ann                     4.99
Jouets et ours      King doll                       9.49
Jouets et ours      Queen doll                      9.49

从上面的输出可以看到,相应的笛卡儿积不是我们想要的。这里返回的数据用每个供应商匹配了每个产品,包括了供应商不正确的产品(即使供应商根本就没有产品)。

2.2 内联结

目前为止使用的联结称为等值联结(equijoin),它基于两个表之间的相等测试。这种联结也称为内联结(inner join)。其实,可以对这种联结使用稍微不同的语法,明确指定联结的类型。

下面的 SELECT 语句返回与前面例子完全相同的数据:

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SELECT vend_name, prod_name, prod_price
FROM Vendors
INNER JOIN Products ON Vendors.vend_id = Products.vend_id;

此语句中的 SELECT 与前面的 SELECT 语句相同,但 FROM 子句不同。

这里,两个表之间的关系是以 INNER JOIN 指定的部分 FROM 子句。

在使用这种语法时,联结条件用特定的 ON 子句而不是 WHERE 子句给出。传递给 ON 的实际条件与传递给 WHERE 的相同。

至于选用哪种语法,请参阅具体的 DBMS 文档。

2.3 联结多个表

SQL 不限制一条 SELECT 语句中可以联结的表的数目。创建联结的基本规则也相同。首先列出所有表,然后定义表之间的关系。例如:

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SELECT prod_name, vend_name, prod_price, quantity
FROM OrderItems, Products, Vendors
WHERE Products.vend_id = Vendors.vend_id
 AND OrderItems.prod_id = Products.prod_id
 AND order_num = 20007;

输出:

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prod_name           vend_name         prod_price     quantity
---------------     -------------     ----------     --------
18 inch teddy bear  Bears R Us        11.9900        50
Fish bean bag toy   Doll House Inc.   3.4900         100
Bird bean bag toy   Doll House Inc.   3.4900         100
Rabbit bean bag toy Doll House Inc.   3.4900         100
Raggedy Ann         Doll House Inc.   4.9900         50

这个例子显示订单 20007 中的物品。订单物品存储在 OrderItems 表中。每个产品按其产品 ID 存储,它引用 Products 表中的产品。

这些产品通过供应商 ID 联结到 Vendors 表中相应的供应商,供应商 ID 存储在每个产品的记录中。

这里的 FROM 子句列出三个表,WHERE 子句定义这两个联结条件,而第三个联结条件用来过滤出订单 20007 中的物品。

现在回顾一下 如何在 SQL 中使用子查询 中的例子,如下的 SELECT 语句返回订购产品 RGAN01 的顾客列表:

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SELECT cust_name, cust_contact
FROM Customers
WHERE cust_id IN (SELECT cust_id
                  FROM Orders
                  WHERE order_num IN (SELECT order_num
                                      FROM OrderItems
                                      WHERE prod_id = 'RGAN01'));

如何在 SQL 中使用子查询 所述,子查询并不总是执行复杂 SELECT 操作的最有效方法,下面是使用联结的相同查询:

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SELECT cust_name, cust_contact
FROM Customers, Orders, OrderItems
WHERE Customers.cust_id = Orders.cust_id
 AND OrderItems.order_num = Orders.order_num
 AND prod_id = 'RGAN01';

输出:

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cust_name                         cust_contact
-----------------------------     --------------------
Fun4All                           Denise L. Stephens
The Toy Store                     Kim Howard

如何在 SQL 中使用子查询 所述,这个查询中的返回数据需要使用 3 个表。

但在这里,我们没有在嵌套子查询中使用它们,而是使用了两个联结来连接表。这里有三个 WHERE 子句条件。前两个关联联结中的表,后一个过滤产品 RGAN01 的数据。

三、小结

联结是 SQL 中一个最重要、最强大的特性,有效地使用联结需要对关系数据库设计有基本的了解。

本文在介绍联结时,讲述了一些关系数据库设计的基本知识,包括等值联结(也称为内联结)这种最常用的联结。

SQL 如何使用自联结、自然联结和外联结 介绍如何创建其他类型的联结。

(完)