Сложность работы с иерархическими структурами

Ранее диалекты SQL большинства СУБД не предлагали способа манипуляции древовидными структурами. Некоторые поставщики СУБД предлагали свои решения (например, Oracle использует выражение CONNECT BY). В настоящее время в ANSI стандартизована рекурсивная конструкция WITH из диалекта SQL DB2. В MS SQL Server рекурсивные запросы появились лишь в версии MS SQL Server 2005.

Расширения[править | править исходный текст]

Процедурные расширения[править | править исходный текст]

Поскольку SQL не является привычным процедурным языком программирования (то есть не предоставляет средств для построения циклов, ветвлений и т. д.), вводимые разными производителями расширения касались в первую очередь процедурных расширений. Этохранимые процедуры (stored procedures) и процедурные языки-«надстройки». Практически в каждой СУБД применяется свой процедурный язык. Стандарт для процедурных расширений представлен спецификацией SQL/PSM. Перечень процедурных расширений для самых популярных СУБД приведён в следующей таблице:

СУБД	Краткое название	Расшифровка
InterBase/Firebird	PSQL	Procedural SQL
IBM DB2	SQL PL (англ.)	SQL Procedural Language (расширяет SQL/PSM); также в DB2 хранимые процедуры могут писаться на обычных языках программирования: Си, Java и т. д.
MS SQL Server/ Sybase ASE	Transact-SQL	Transact-SQL
MySQL	SQL/PSM	SQL/Persistent Stored Module
Oracle	PL/SQL	Procedural Language/SQL (основан на языке Ada)
PostgreSQL	PL/pgSQL	Procedural Language/PostgreSQL Structured Query Language (очень похож на Oracle PL/SQL)

Язык SQL был разработан фирмой IBM в конце 70-х годов. Первый международный стандарт языка был принят международной стандартизирующей организацией ISO в 1989 г. [2], а новый (более полный) - в 1992 г. [3]. В настоящее время все производители реляционных СУБД поддерживают с различной степенью соответствия стандарт SQL92.

Единственной структурой представления данных (как прикладных, так и системных) в реляционной базе данных (БД) является двумерная таблица. Любая таблица может рассматриваться как одна из форм представления теоретико-множественного понятия отношение (relation), отсюда название модели данных -?реляционная?.
В реляционной модели данных таблица обладает следующими основными свойствами:

1. идентифицуруется уникальным именем;
2. имеет конечное (как правило, постоянное) ненулевое количество столбцов;
3. имеет конечное (возможно, нулевое) число строк;
4. столбцы таблицы идентифицируются своими уникальными именами и номерами;
5. содержимое всех ячеек столбца принадлежит одному типу данных (т.е. столбцы однородны), содержимым ячейки столбца не может быть таблица;
6. строки таблицы не имеют какой-либо упорядоченности и идентифицируются только своим содержимым (т.е. понятие?номер строки? не определено);
7. в общем случае ячейки таблицы могут оставаться?пустыми? (т.е. не содержать какого-либо значения), такое их состояние обозначается как NULL.

Примечание. Необходимо иметь в виду, что видимая пользователям СУБД логическая организация данных (в нашем случае с помощью реляционной модели) может очень слабо коррелироваться с их физической организацией в памяти ЭВМ.

На содержимое таблиц допустимо накладывать ограничения в виде:

1. требования уникальности содержимого каждой ячейки какого-либо столбца и/или совокупности ячеек в строке, относящихся к нескольким столбцам;
2. запрета для какого-либо столбца (столбцов) иметь?пустые? (NULL) ячейки.

Ограничение в виде требования уникальности тесно связано с понятием ключа таблицы. Ключом таблицы называется столбец или комбинация столбцов, содержимое ячеек которого(ых) используется для прямого доступа (?быстрого? определения местоположения) к строкам таблицы. Различают ключи первичный (он может быть только единственным для каждой таблицы) и вторичные. Первичный ключ уникален и однозначно идентифицирует строку таблицы. Столбец строки, определенный в качестве первичного ключа, не может содержать?пустое? (NULL) значение в какой-либо своей ячейке. Вторичный ключ определяет местоположение, в общем случае, не одной строки таблицы, а нескольких?подобных? (в любом случае ускоряя доступ к ним, хотя не в такой степени как ключ первичный).
Ключи используются внутренними механизмами СУБД для оптимизации затрат на доступ к строкам таблиц (путем, например, их физического упорядочения по значениям ключей или построения двоичного дерева поиска).

Основными операциями над таблицами являются следующие.

1. Проекция - построение новой таблицы из исходной путем включения в нее избранных столбцов исходной таблицы.
2. Ограничение - построение новой таблицы из исходной путем включения в нее тех строк исходной таблицы, которые отвечают некоторому критерию в виде логического условия (ограничения).
3. Объединение - построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения в нее всех строк исходных таблиц (при условии, конечно, что они подобны).
4. Декартово произведение - построение новой таблицы из 2-ух или более исходных путем включения в нее строк, образованных всеми возможными вариантами конкатенации (слияния) строк исходных таблиц. Количество строк новой таблицы определяется как произведение количеств строк всех исходных таблиц.

Пречисленные выше 4 операции создают базис, на основе которого может быть построено большинство (но не все) практически полезных запросов на извлечение информации из реляционной БД.
Примечание. Набор операций будет полным, если дополнить его операциями пересечения и вычитания. Однако в данном пособии реализация этих операций в языке SQL не рассматривается.

Кроме перечисленных выше в языке SQL реализованы операции модификации содержимого строк таблицы и пополнения таблицы новыми строками (что теоретически может рассматриваться как операция объединения), а также операции управления таблицами.
Рассмотренные выше операции над таблицами реляционной БД обладая функциональной полнотой, будучи реализованы на практике в своем?чистом? каноническом виде, как правило, крайне неэкономичны (в первую очередь это относится к комбинации операций ограничения и декартового произведения). Разработчики реальных реляционных СУБД прибегают ко всевозможным приемам и?ухищрениям? для минизации вычислительных затрат (в первую очередь, машинного времени) при выполнении этих операций. Общим способом, нашедшим отражение в языке SQL, повышения эффективности выполнения запросов в реляционных СУБД являются импользование ключей индексов.

Индексом называется скрытая от пользователя вспомогательная управляющая структура, обеспечивающая прямой (или?квази?-прямой) метод доступа к строкам таблицы, позволяющий исключить последовательный просмотр всех строк таблицы для обнаружения отвечающих некоторому критерию поиска. Индексы неявным образом (скрытно от пользователя) автоматически создаются для всех ключей таблицы.

В настоящее время наибольшее распространение получили реляционные SQL СУБД двух групп:

1. мощные крупные коммерческие СУБД, ориентированные на хранение огромных объемов информации (от гигабайт);
2. мобильные компактные свободно распространяемые (в том числе и в исходных кодах) СУБД, использование которых оправдано и для БД объемом всего лишь в десятки килобайт.

Наиболее известными СУБД первой группы являются:

• Sybase SQLserver фирмы Sybase, Inc.;
• Oracle фирмы Oracle Corporation;
• Ingres фирмы Computer Associates International;
• Informix фирмы Informix Corporation.

К наиболее популярным СУБД второй группы относятся:

• PostgreSQL организации PostgreSQL;
• microSQL фирмы Hughes Technologies Pty. Ltd.;
• mySQL фирмы T.C.X DataKonsult AB.

В данном учебном пособии практические упражнения, которые может выполнить обучающийся после изучения основ языка SQL, реализуются средствами СУБД mySQL.

Все перечисленные выше СУБД построены по принципу?клиент-сервер?, как это показано на рисунке ниже.

SQL-сервер реализует собственно хранение данных и манипулирование ими. Он принимает запросы на языке SQL от своих клиентов, выполняет их и возвращает результаты (чаще всего в виде вновь построенных таблиц) клиентам. Для общения с клиентами используется специальный протокол (как правило, реализованный в виде протокола прикладного уровня стека сетевых протоколов TCP/IP).
Клиентскую часть СУБД составляют клиенты трех основных типов.

• Интерактивные клиенты, обеспечивающие пользователю-человеку возможность общения с SQL-сервером непосредственно с помощью языка SQL.
• ИПП-клиенты, обеспечивающие интерфейс прикладного программирования (ИПП) прикладным программам, использующим средства SQL-сервера. Такой ИПП может быть средством общения прикладной программы с SQL-сервером на языке SQL или набором стандартных функций доступа к реляционной SQL БД без формирования символьных строк запросов (например, стандартный интерфейс ODBC).
• WWW-клиенты, встраиваемые в World Wide Web-сервера и обеспечивающие доступ к информационным возможностям SQL-сервера пользователям сети Internet по протоколу HTTP (протоколу передачи гипертекстовых документов).

Именно WWW-клиент СУБД mySQL используется в учебном пособии для выполнения практических упражнений.