11. 使用子查询「SQL必知必会 第5版」

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前言

本系列是个人看 《SQL必知必会（第5版）》 的记录，需要的数据可以通过 建表 和 导入数据 下载导入.

正文

本节介绍什么是子查询，如何使用它们。

子查询

SELECT语句是 SQL 的查询。我们迄今为止所看到的所有 SELECT 语句都是简单查询，即从单个数据库表中检索数据的单条语句。

查询（query）
任何 SQL 语句都是查询。但此术语一般指 SELECT 语句。

SQL 还允许创建子查询（subquery），即嵌套在其他查询中的查询。为什么要这样做呢？理解这个概念的最好方法是考察几个例子。

利用子查询进行过滤

订单存储在两个表中。每个订单包含订单编号、客户 ID、 订单日期，在 Orders 表中存储为一行。各订单的物品存储在相关的OrderItems 表中。Orders表不存储顾客信息，只存储顾客 ID。顾客的实际信息存储在Customers表中。

现在，假如需要列出订购物品 RGAN01 的所有顾客，应该怎样检索？下面列出具体的步骤。

(1) 检索包含物品 RGAN01 的所有订单的编号。
(2) 检索具有前一步骤列出的订单编号的所有顾客的ID。
(3) 检索前一步骤返回的所有顾客ID的顾客信息。

上述每个步骤都可以单独作为一个查询来执行。可以把一条 SELECT 语句返回的结果用于另一条 SELECT 语句的 WHERE 子句。

也可以使用子查询来把 3 个查询组合成一条语句。

第一条 SELECT 语句的含义很明确，它对 prod_id 为 RGAN01 的所有订单物品，检索其 order_num 列。输出列出了两个包含此物品的订单：

输入👇🏻

SELECT order_num
FROM OrderItems
WHERE prod_id = 'RGAN01';

输出👇🏻

order_num 
-----------
20007
20008

现在，我们知道了哪个订单包含要检索的物品，下一步查询与订单 20007 和 20008 相关的顾客 ID。利用 第5课 介绍的 IN 子句，编写如下的 SELECT 语句：

输入👇🏻

SELECT cust_id
FROM Orders
WHERE order_num IN (20007,20008);

输出👇🏻

cust_id 
---------- 
1000000004 
1000000005

现在，结合这两个查询，把第一个查询（返回订单号的那一个）变为子查询。请看下面的 SELECT 语句：

输入👇🏻

SELECT cust_id
FROM Orders
WHERE order_num IN (
  SELECT order_num
  FROM OrderItems
  WHERE prod_id = 'RGAN01'
);

输出👇🏻

cust_id 
---------- 
1000000004 
1000000005

分析👇🏻
在 SELECT 语句中，子查询总是从内向外处理。在处理上面的 SELECT 语句时，DBMS 实际上执行了两个操作。首先，它执行下面的查询：

SELECT order_num FROM orderitems WHERE prod_id='RGAN01'

此查询返回两个订单号：20007 和 20008。然后，这两个值以 IN 操作符要求的逗号分隔的格式传递给外部查询的 WHERE 子句。外部查询变成：

SELECT cust_id FROM orders WHERE order_num IN (20007,20008)

可以看到，输出是正确的，与前面硬编码 WHERE 子句所返回的值相同。

提示：格式化 SQL 包含子查询的 SELECT 语句难以阅读和调试，它们在较为复杂时更是如此。如上所示，把子查询分解为多行并进行适当的缩进，能极大地简化子查询的使用。

顺便一提，这就是颜色编码起作用的地方，好的 DBMS 客户端正是出于这个原因使用了颜色代码 SQL。

现在得到了订购物品 RGAN01 的所有顾客的 ID。下一步是检索这些顾客ID 的顾客信息。检索两列的 SQL 语句为：

输入👇🏻

SELECT cust_name, cust_contact
FROM Customers
WHERE cust_id IN (1000000004,1000000005);

可以把其中的 WHERE 子句转换为子查询，而不是硬编码这些顾客 ID：

输入👇🏻

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'
  )
);

输出👇🏻

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

分析👇🏻
为了执行上述 SELECT 语句，DBMS 实际上必须执行三条 SELECT 语句。最里边的子查询返回订单号列表，此列表用于其外面的子查询的 WHERE 子句。外面的子查询返回顾客 ID 列表，此顾客 ID 列表用于最外层查询的 WHERE 子句。最外层查询返回所需的数据。
可见，在 WHERE 子句中使用子查询能够编写出功能很强且很灵活的 SQL 语句。对于能嵌套的子查询的数目没有限制，不过在实际使用时由于性能的限制，不能嵌套太多的子查询。

注意：只能是单列
作为子查询的 SELECT 语句只能查询单个列。企图检索多个列将返回错误。

注意：子查询和性能
这里给出的代码有效，并且获得了所需的结果。但是，使用子查询并不总是执行这类数据检索的最有效方法。更多的论述，请参阅 第12节 ，其中将再次给出这个例子。

作为计算字段使用子查询

使用子查询的另一方法是创建计算字段。假如需要显示 Customers 表中每个顾客的订单总数。订单与相应的顾客 ID 存储在 Orders 表中。

执行这个操作，要遵循下面的步骤：
(1) 从 Customers 表中检索顾客列表；
(2) 对于检索出的每个顾客，统计其在 Orders 表中的订单数目。

正如前两课所述，可以使用 SELECT COUNT(*)对表中的行进行计数，并且通过提供一条 WHERE 子句来过滤某个特定的顾客 ID，仅对该顾客的订单进行计数。例如，下面的代码对顾客 1000000001 的订单进行计数：

输入👇🏻

SELECT COUNT(*) AS orders
FROM Orders
WHERE cust_id = 1000000001;

要对每个顾客执行 COUNT(*)，应该将它作为一个子查询。请看下面的代码：

输入👇🏻

SELECT cust_name, cust_state, (
  SELECT COUNT(*)
  FROM Orders
  WHERE Orders.cust_id = Customers.cust_id
) AS orders
FROM Customers
ORDER BY cust_name;

输出👇🏻

cust_name                     cust_state     orders 
------------------------- ---------- ------
Fun4All                       IN             1 
Fun4All                       AZ             1 
Kids Place                    OH             0 
The Toy Store                 IL             1
Village Toys                  MI             2

分析👇🏻
这条 SELECT 语句对 Customers 表中每个顾客返回三列：cust_name、cust_state 和 orders。orders 是一个计算字段，它是由圆括号中的子查询建立的。该子查询对检索出的每个顾客执行一次。在此例中，该子查询执行了 5 次，因为检索出了 5 个顾客。

子查询中的 WHERE 子句与前面使用的 WHERE 子句稍有不同，因为它使用了完全限定列名，而不只是列名（ cust_id ）。它指定表名和列名（Orders.cust_id 和Customers.cust_id）。下面的 WHERE 子句告诉SQL，比较Orders 表中的cust_id 和当前正从Customers 表中检索的cust_id：

WHERE Orders.cust_id  =  Customers.cust_id

用一个句点分隔表名和列名，在有可能混淆列名时必须使用这种语法。在这个例子中，有两个 cust_id 列：一个在 Customers 中，另一个在 Orders 中。如果不采用完全限定列名，DBMS 会认为要对 Orders 表中的 cust_id 自身进行比较。因为

SELECT COUNT(*) FROM Orders WHERE cust_id = cust_id

总是返回 Orders 表中订单的总数，而这个结果不是我们想要的：

输入👇🏻

SELECT cust_name, cust_state, (
  SELECT  COUNT(*)
  FROM Orders
  WHERE cust_id = cust_id
) AS orders
FROM Customers
ORDER BY cust_name;

输出👇🏻

cust_name                     cust_state     orders 
------------------------- ---------- ------
Fun4All                       IN             5 
Fun4All                       AZ             5 
Kids Place                    OH             5 
The Toy Store                 IL             5 
Village Toys                  MI             5

虽然子查询在构造这种 SELECT 语句时极有用，但必须注意限制有歧义的列。

注意：完全限定列名
你已经看到了为什么要使用完全限定列名，没有具体指定就会返回错误结果，因为 DBMS 会误解你的意思。有时候，由于出现冲突列名而导致的歧义性，会引起 DBMS 抛出错误信息。例如，WHERE 或 ORDER BY子句指定的某个列名可能会出现在多个表中。好的做法是，如果在 SELECT语句中操作多个表，就应使用完全限定列名来避免歧义。

提示：不止一种解决方案
正如这一课前面所述，虽然这里给出的样例代码运行良好，但它并不是解决这种数据检索的最有效方法。在后面两课学习 JOIN 时，我们还会遇到这个例子。

小结

这一课学习了什么是子查询，如何使用它们。子查询常用于 WHERE 子句的 IN 操作符中，以及用来填充计算列。我们举了这两种操作类型的例子。