19.1.1. Внешние соединения

Но имеются два важных частных случая соединений, которые выражаются с помощью традиционных средств SQL излишне громоздко,- это естественные и внешние соединения. При наличии возможности определения внешних ключей таблицы кажется достаточно странной потребность всякий раз явно указывать в запросах условие естественного соединения. Например, во многих примерах запросов в лекции 18 присутствует условие соединения EMP.DEPT_NO = DEPT.DEPT_NOв тех случаях, когда в действительности нам требовался результат операцииEMP NATURAL JOIN DEPT.

Внешние соединения были введены еще Эдгаром Коддом в 1979 г. [2.2]. В целом, основная идея этой разновидности операции соединения состояла в том, что, с одной стороны, результат операции обычного соединения двух отношений повышает информационный уровень данных, поскольку в результате операции мы имеем информационно связанные данные. Но, с другой стороны, в результирующем отношении мы теряем информацию об исходных объектах, которые оказались несвязанными и не вошли в результат соединения. Кодд придумал, как, используя неопределенные значения, определить обобщенную операцию, которая будет обладать достоинствами обычной операции соединения, не приводя к потере исходной информации. Вернее, он предложил три операции: левое внешнее соединение, правое внешнее соединение и полное (симметричное) внешнее соединение. Приведем их определения (в реляционных терминах данного курса).

Пусть имеются отношенияr₁иr₂, совместимые относительно операции взятия расширенного декартова произведения. Пустьsявляется результатом операцииr₁ LEFT OUTER JOUN r₂ WHERE comp(левое внешнее соединениеr₁иr₁по условиюcomp). ТогдаHs = Hr₁ union Hr₂. Пустьtr₁ Br₁иtr₂ Br₂. Тогдаtr₁ union tr₂ Bsв том и только в том случае, когдаcomp (tr₁ union tr₂) = true. Если имеется кортежtr₁ Br₁, для которого нет ни одного кортежаtr₂ r₂, такого, чтоcomp (tr₁ union tr₂) = true, тоtr₁ union tr_2null Bs, гдеtr_2null– кортеж, соответствующийHr₂, все значения которого являются неопределенными¹⁴⁰⁾.

140 Здесь мы прибегаем к компромиссу между реляционной терминологией и моделью данных SQL: конечно, в реляционной модели кортеж из неопределенных значений не может соответствовать заголовку отношения, поскольку NULL не является значением ни одного типа данных.

Пусть sявляется результатом операцииr₁ RIGHT OUTER JOUN r₂ WHERE comp(правое внешнее соединениеr₁иr₂по условиюcomp). ТогдаHs = Hr₁ union Hr₂. Пустьtr₁ Br₁иtr₂ Br₂. Тогдаtr₁ union tr₂ Bsв том и только в том случае, когдаcomp (tr₁ union tr₂) = true. Если имеется кортежtr₂ Br₂, для которого нет ни одного такого кортежаtr₁ Br₁, чтоcomp (tr₁ union tr₂) = true, тоtr_1null union tr₂ Bs, гдеtr_1null– кортеж, соответствующийHr₁, все значения которого являются неопределенными.

Наконец, пусть sявляется результатом операцииr₁ FULL OUTER JOUN r₂ WHERE comp(полное внешнее соединениеr₁иr₂по условиюcomp). ТогдаHs = Hr₁ union Hr₂. Пустьtr₁ Br₁иtr₂ Br₂. Тогдаtr₁ union tr₂ Bsв том и только в том случае, когдаcomp (tr₁ union tr₂) = true. Если имеется кортежtr₁ Br₁, для которого нет ни одного кортежаtr₂ Br₂, такого, чтоcomp (tr₁ union tr₂) = true, тоtr₁ union tr_2null Bs, гдеtr_2null– кортеж, соответствующийHr₂, все значения которого являются неопределенными. Если имеется кортежtr₂ Br₂, для которого нет ни одного кортежаtr₁ Br₁, такого, чтоcomp (tr₁ union tr₂) = true, тоtr_1null union tr₂ Bs, гдеtr_1null– кортеж, соответствующийHr₁, все значения которого являются неопределенными.

Понятно, что традиционными средствами SQL можно выразить все виды внешних соединений (например, с использованием переключателей), но такие запросы будут очень громоздкими. Компании-производители SQL-ориентированных СУБД пытались обеспечивать выразительные средства внешних соединений путем расширения системы обозначений для операций сравнения. Этот подход был не слишком удачным и не обеспечивал общего решения.

В стандарте языка SQL специфицирован отдельный специализированный подъязык для формирования выражений соединения таблиц. Такие выражения называются соединенными таблицами, и их можно использовать в качестве ссылок на таблицы в списке раздела FROM. Разработчики стандарта SQL не любят мельчить – в языке допускается 14 видов соединений:

• прямое соединение;

• внутреннее соединение по условию;

• внутреннее соединение по совпадению значений указанных одноименных столбцов;

• естественное внутреннее соединение;

• левое внешнее соединение по условию;

• правое внешнее соединение по условию;

• полное внешнее соединение по условию;

• левое внешнее соединение по совпадению значений указанных одноименных столбцов;

• правое внешнее соединение по совпадению значений указанных одноименных столбцов;

• полное внешнее соединение по совпадению значений указанных одноименных столбцов;

• естественное левое внешнее соединение;

• естественное правое внешнее соединение;

• естественное полное внешнее соединение;

• соединение объединением.

Во всех этих операциях нет ничего сложного, но их неформальное описание исключительно громоздко. Поэтому в разделе 19.4. «Более сложные конструкции оператора выборки»мы определяем операции на формальном уровне, а потом иллюстрируем их на примерах.

Наконец, последняя тема этой лекции относится к еще одному типу ссылок на таблицу, допускаемых в разделе FROM: порождаемым таблицам с горизонтальной связью. Фактически порождаемая таблица с горизонтальной связью представляет собой выражение запросов, в котором может присутствовать корреляция со строками таблиц, специфицированных в списке разделаFROM слеваот данной порождаемой таблицы с горизонтальной связью. Наличие порождаемых таблиц с горизонтальной связью требует некоторого уточнения семантики выполнения разделаFROMоператораSELECT. По нашему мнению, это средство является полностью избыточным, хотя и не вредным, поскольку его реализация не должна вызывать затруднений и/или снижать эффективность системы.