Lenguaje Estructurado de Consultas ( Structured Query Language – SQL)

1. Lenguaje Estructurado de Consultas (Structured Query Language – SQL)

2. SQL • Estructura Básica • Operaciones sobre conjuntos • Funciones de Agregación • Valores Nulos • Subconsultas anidadas • Vistas • Consultas complejas • Modificación de la Base de Datos • Reunión de relaciones • Lenguaje de Definición de Datos (Data Definition Language – DDL) • SQL dinámico • SQL Embebido , ODBC y JDBC

3. Esquema empleado en los ejemplos Esquema-sucursal (branch) = (nombre-sucursal, ciudad-sucursal, activo) Esquema-cliente (customer) = (nombre-cliente, calle-cliente, ciudad-cliente) Esquema-préstamo (loan) = (número-préstamo, nombre-sucursal, importe) Esquema-prestatario (borrower) = (nombre-cliente, número-préstamo) Esquema-cuenta (account) = (número-cuenta, nombre-sucursal, saldo) Esquema-impositor (depositor) = (nombre-cliente, número-cuenta)

4. Estructura básica • SQL se basa en operaciones de conjuntos y relacionales con ciertas modificaciones y mejoras • Una consulta típica SQL tiene la forma:select A1, A2, ..., Anfromr1, r2, ..., rmwhere P • Ais representan atributos • ris representan relaciones • Pes un predicado. • Esta consulta es equivalente a la expresión del álgebra relacional: A1, A2, ..., An(P (r1 x r2 x ... x rm)) • El resultado de una consulta SQL es una relación.

5. La cláusula select • Lista los atributos deseados como resultado de una consulta • corresponde al operador de the proyección del álgebra relacional • Ejemplo: buscar los nombres de todas las sucursales en la relación loan:select branch-namefrom loan • En la sintaxis “pura” del álgebra relacional, la consulta se escribe como: branch-name(loan) • NOTA: SQL no permite el carater ‘-’ en los nombres, • Utilice branch_name, por ejemplo, en vez de branch-name en una implementación real. • NOTA: En SQL los nombres no son sensibles a letras mayúsculas y minúsculas, luego pueden mezclarse. • Usted decide si empleará letras mayúsculas y como.

6. select (Cont.) • SQL permite duplicados en relaciones así como en resultados de consultas. • Para forzar la eliminación de duplicados, inserte la palabra clave distinct después deselect. • Buscar todos los nombres de sucursales en la relación loan eliminando duplicados: select distinct branch-namefrom loan • La palabra clave all especifica cuáles duplicados no serán removidos: select allbranch-namefrom loan

7. select (Cont.) • El asterisco en la cláusulaselectdenota “todos los atributos”: select *from loan • La cláusulaselectpuede contener expresiones aritméticas participando de la operación: +, –, , y /, así como la operación sobre constantes o atributos de las tuplas. • La consulta: selectloan-number, branch-name, amount  100from loan devolverá una relación que es similar a la relación loan, excepto en que el atributo amount está multiplicado por 100.

8. La cláusula where • La cláusulawhere especifica condiciones que debe satisfacer el resultado. • Corresponde al predicado de selección del álgebra relacional. • Para buscar todos los números de préstamos hechos en la sucursal Perryridge con montos mayores de $1200.select loan-numberfrom loanwhere branch-name = ‘Perryridge’ and amount > 1200 • Los resultados de las comparaciones pueden combinarse utilizando los conectores lógicosand, or, y not. • Las comparaciones también pueden aplicarse a los resultados de operaciones aritméticas.

9. where (Cont.) • SQL incluye un operador de comparación de rangobetween. • Por ejemplo, buscar los números de préstamos cuyos valores estén entre $90,000 y $100,000 (o sea, $90,000 and $100,000) select loan-numberfrom loanwhere amountbetween 90000 and 100000

10. Cláusula from • La cláusulafrom lista las relaciones involucradas en la consulta • Corresponde a la operación Producto Cartesiano del álgebra relacional. • Obtener el Producto Cartesianoborrower x loan select from borrower, loan • Buscar el nombre, número y cantidad de préstamo de todos los clientes con préstamo en la sucursal Perryridge: select customer-name, borrower.loan-number, amountfrom borrower, loanwhere borrower.loan-number = loan.loan-number andbranch-name = ‘Perryridge’

11. Operación Rename • SQL permite renombrar relaciones y atributos utilizando la cláusulaas: nombre-antiguoasnombre-nuevo • Buscar el nombre, número de préstamo y monto prestado de todos los clientes; renombrar el nombre de la columna comoloan-number as loan-id. select customer-name, borrower.loan-number as loan-id, amountfrom borrower, loanwhere borrower.loan-number = loan.loan-number

12. Variables Tupla • Se definen en la cláusulafrommediante el uso de la cláusulaas. • Buscar los nombres de clientes y sus números de préstamo para todos los clientes que tienen préstamo en alguna sucursal: select customer-name, T.loan-number, S.amountfrom borrower as T, loan as Swhere T.loan-number = S.loan-number • Obtener los nombres de todas las sucursales que tienen un activo mayor que al menos una sucursal localizada en Brooklyn. select distinct T.branch-namefrom branch as T, branch as Swhere T.assets > S.assets and S.branch-city = ‘Brooklyn’

13. Operaciones sobre cadenas • SQL incluye un operador de acople de cadenas para comparaciones entre cadenas de caracteres. Los patrones se describen empleando dos caracteres especiales: • Por ciento (%). El carácter % acopla cualquier subcadena. • Subrayado (_). El carácter _ acopla cualquier caracter. • Obtener los nombres de todos los clientes cuyas calles contengan la subcadena “Main”. select customer-namefrom customerwherecustomer-street like ‘%Main%’

14. Operaciones sobre cadenas (2) • Para acoplar solamente cadenas que empiecen con el nombre “Main%” like‘Main\%’escape ‘\’ • El carácter de escape para una comparación like se define utilizando la palabra clave escape • SQL soporta variedad de operaciones para cadenas tales como: • concatenación (usando “||”) • convertir de mayúscula a minúscula y viceversa • Obtener la longitud de una cadena • extraer subcadenas • etc.

15. Orden en la presentación de las tuplas • Listar en orden alfabético los nombres de todos los clientes que tienen un préstamo en la sucursal de Perryridge: select distinct customer-namefrom borrower, loanwhere borrower loan-number = loan.loan-number and branch-name = ‘Perryridge’order by customer-name • Puede especificarse orden: descendente desc o ascendente asc para cada atributo. El orden ascendente es el asumido. • Ejemplo: order bycustomer-namedesc

16. Duplicados • En relaciones con duplicados, SQL puede definir como aparecerán varias copias de tuplas en el resultado. • Las versiones Multiconjuntos de algunos de los operadores del álgebra relacional – dadas relaciones multiconjuntos r1 y r2 – son: 1.  (r1): Si existen c1 copias de la tupla t1 en r1, y t1 satisface las selecciones ,, entonces existen c1 copias de t1 en  (r1). 2. A(r1): Para cada copia de la tupla t1en r1, hay una copia de la tuplaA(t1) en A(r1) donde A(t1) denota a la proyección de la tupla única t1. 3. r1 x r2 : Si existen c1 copias de la tupla t1en r1 y c2 copias de la tupla t2 en r2, entonces hay c1 x c2 copias de la tupla t1. t2 in r1 x r2

17. Duplicados (Cont.) • Ejemplo: Supóngase relaciones multiconjuntos r1 (A, B) y r2 (C) definidas como: r1 = {(1, a) (2,a)} r2 = {(2), (3), (3)} • Entonces: • B(r1) sería {(a), (a)}, mientras que • B(r1) x r2 sería {(a,2), (a,2), (a,3), (a,3), (a,3), (a,3)} • Una consulta SQL de la forma: select A1,, A2, ..., Anfrom r1, r2, ..., rmwhere P es equivalente a la versión multiconjunto de la expresión:  A1,, A2, ..., An(P (r1 x r2 x ... x rm))

18. Operaciones sobre conjuntos • Las operaciones de conjuntosunion, intersect, y except operan sobre relaciones y corresponden a las operaciones    del álgebra relacional • Cada una de ellas elimina automáticamente duplicados; para mantener todos los duplicados deben emplearse las versiones multiconjuntos correspondientes:union all, intersect all y except all.Supóngase que una tupla aparece m veces en r y n veces en s, entonces, ocurre: • m + n veces enr union all s • min(m,n)veces enrintersect all s • max(0, m – n)veces enrexcept all s

19. Operaciones sobre conjuntos • Buscar todos los clientes que tienen préstamo, cuenta ó ambas cosas: (selectcustomer-name from depositor)union (selectcustomer-name from borrower) • Buscar los clientes que tienen cuenta y préstamo (selectcustomer-name from depositor)intersect (selectcustomer-name from borrower) • Buscar clientes que tienen cuenta pero no préstamo: (selectcustomer-name from depositor)except (selectcustomer-name from borrower)

20. Funciones de Agregación • Estas funciones operan sobre los multiconjuntos de valores de una columna de una relación y devuelven un valor: avg: valor promediomin: valor mínimomax: valor máximosum: suma de valorescount: número de valores

21. Funciones de Agregación (Cont.) • Obtener la media de saldos de las cuentas de la sucursal Perryridge: select avg (balance)from accountwhere branch-name = ‘Perryridge’ • Contar el número de tuplas en la relación clientes: select count (*)from customer • Contar número de depositantes en el banco: select count (distinct customer-name)from depositor

22. Funciones de agregación – Group By • Obtener el número de depósitos por cada sucursal: select branch-name, count (distinctcustomer-name)from depositor, accountwhere depositor.account-number = account.account-numbergroup by branch-name Nota: Los atributos en la cláusulaselectfuera de las funciones de agregación deben aparecer en la listagroup by

23. Cláusula Having • Obtener los nombres de todas las sucursales donde el balance promedio de cuenta es mayor que $1,200. select branch-name, avg (balance)from accountgroup by branch-namehaving avg (balance) > 1200 Nota: Los predicados en la cláusula having se aplican después de la formación de los grupos, de modo que se pueden emplear las funciones de agregación. Por el contrario, los predicados en la cláusula where son aplicados antes de formar los grupos.

24. Valores nulos • Es posible indicar la ausencia de información para algunos atributos en las tuplas mediante el valor nulo, denotado comonull. • nullsignifica un valor desconocido o que no existe. • El predicado is nullpuede emplearse para preguntar por valores nulos. • Ejemplo: Obtener todos los números de préstamos que aparecen en la relación loan con valores nulos para amount. select loan-numberfrom loanwhere amount is null • El resultado de cualquier expresión aritmética en que participa null es null • Ejemplo: 5 + null devuelve null • Sin embargo, las funciones de agregación simplemente ignoran valores nulos.

25. Valores nulos y lógica tri-valente • Cualquier comparación con null devuelve unknown • Ej. 5 < null or null <> null or null = null • Tabla de verdad en lógica trivalente con unknown: • OR: (unknownortrue) = true, (unknownorfalse) = unknown (unknown or unknown) = unknown • AND: (true and unknown) = unknown, (false and unknown) = false, (unknown and unknown) = unknown • NOT: (not unknown) = unknown • “P is unknown” evalua a true si el predicado P evalua a unknown • El predicado resultante de la cláusula where se trata como false si evalua a unknown

26. Null Values and Aggregates • Total all loan amounts select sum (amount)from loan • Above statement ignores null amounts • result is null if there is no non-null amount • All aggregate operations except count(*) ignore tuples with null values on the aggregated attributes.

27. Nested Subqueries • SQL provides a mechanism for the nesting of subqueries. • A subquery is a select-from-where expression that is nested within another query. • A common use of subqueries is to perform tests for set membership, set comparisons, and set cardinality.

28. Example Query • Find all customers who have both an account and a loan at the bank. select distinct customer-namefrom borrowerwhere customer-name in (select customer-namefromdepositor) • Find all customers who have a loan at the bank but do not have an account at the bank select distinct customer-namefrom borrowerwhere customer-name not in (select customer-namefrom depositor)

29. Example Query • Find all customers who have both an account and a loan at the Perryridge branch select distinctcustomer-namefrom borrower, loanwhere borrower.loan-number = loan.loan-number andbranch-name = “Perryridge” and(branch-name, customer-name) in (select branch-name, customer-namefrom depositor, accountwhere depositor.account-number = account.account-number) • Note: Above query can be written in a much simpler manner. The formulation above is simply to illustrate SQL features. (Schema used in this example)

30. Set Comparison • Find all branches that have greater assets than some branch located in Brooklyn. select distinct T.branch-namefrom branch as T, branch as Swhere T.assets > S.assets andS.branch-city = ‘Brooklyn’ • Same query using > some clause select branch-namefrom branchwhere assets > some (select assetsfrom branchwhere branch-city = ‘Brooklyn’)

31. Definition of Some Clause 0 5 6 • F <comp> some r t r s.t. (F <comp> t)Where <comp> can be:  (5< some ) = true (read: 5 < some tuple in the relation) 0 ) = false (5< some 5 0 ) = true (5 = some 5 0 (5 some ) = true (since 0  5) 5 (= some)  in However, ( some)  not in

32. Definition of all Clause 0 5 6 • F <comp> all r t r (F <comp> t) (5< all ) = false 6 ) = true (5< all 10 4 ) = false (5 = all 5 4 (5 all ) = true (since 5  4 and 5  6) 6 (all)  not in However, (= all)  in

33. Example Query • Find the names of all branches that have greater assets than all branches located in Brooklyn. select branch-namefrom branchwhere assets > all (select assetsfrom branchwhere branch-city = ‘Brooklyn’)

34. Test for Empty Relations • The exists construct returns the value true if the argument subquery is nonempty. • exists r  r  Ø • not exists r  r = Ø

35. Example Query • Find all customers who have an account at all branches located in Brooklyn. select distinct S.customer-namefrom depositor as Swhere not exists ( (select branch-namefrom branchwhere branch-city = ‘Brooklyn’)except (select R.branch-namefrom depositor as T, account as Rwhere T.account-number = R.account-number andS.customer-name = T.customer-name)) • (Schema used in this example) • Note that X – Y = Ø  X Y • Note: Cannot write this query using= alland its variants

36. Test for Absence of Duplicate Tuples • The unique construct tests whether a subquery has any duplicate tuples in its result. • Find all customers who have at most one account at the Perryridge branch. select T.customer-name from depositor as T where unique ( select R.customer-namefrom account, depositor as Rwhere T.customer-name = R.customer-name andR.account-number = account.account-number andaccount.branch-name = ‘Perryridge’) • (Schema used in this example)

37. Example Query • Find all customers who have at least two accounts at the Perryridge branch. select distinct T.customer-name from depositor T where not unique ( select R.customer-name from account, depositor as R where T.customer-name = R.customer-name and R.account-number = account.account-number and account.branch-name = ‘Perryridge’) • (Schema used in this example)

38. Views • Provide a mechanism to hide certain data from the view of certain users. • To create a view we use the command: create view v as<query expression> where: • <query expression> is any legal expression • The view name is represented by v

39. Example Queries create view all-customer as(select branch-name, customer-namefrom depositor, accountwhere depositor.account-number = account.account-number) union(select branch-name, customer-namefrom borrower, loanwhere borrower.loan-number = loan.loan-number) • A view consisting of branches and their customers • Find all customers of the Perryridge branch select customer-namefrom all-customerwhere branch-name = ‘Perryridge’

40. Derived Relations • Find the average account balance of those branches where the average account balance is greater than $1200. select branch-name, avg-balancefrom (select branch-name, avg (balance)from accountgroup by branch-name)as result (branch-name, avg-balance)where avg-balance > 1200 Note that we do not need to use the having clause, since we compute the temporary (view) relation result in the from clause, and the attributes of result can be used directly in the where clause.

41. With Clause • With clause allows views to be defined locally to a query, rather than globally. Analogous to procedures in a programming language. • Find all accounts with the maximum balance withmax-balance(value) asselect max (balance)fromaccountselectaccount-numberfromaccount, max-balancewhereaccount.balance = max-balance.value

42. Complex Query using With Clause • Find all branches where the total account deposit is greater than the average of the total account deposits at all branches. withbranch-total (branch-name, value) asselectbranch-name, sum (balance)fromaccountgroupbybranch-namewithbranch-total-avg(value) asselectavg (value)frombranch-totalselect branch-namefrombranch-total, branch-total-avg wherebranch-total.value >= branch-total-avg.value

43. Modification of the Database – Deletion • Delete all account records at the Perryridge branch delete from accountwhere branch-name = ‘Perryridge’ • Delete all accounts at every branch located in Needham city. delete from accountwhere branch-name in (select branch-namefrom branchwhere branch-city = ‘Needham’)delete from depositorwhere account-number in (select account-numberfrom branch, accountwhere branch-city = ‘Needham’and branch.branch-name = account.branch-name) • (Schema used in this example)

44. Example Query • Delete the record of all accounts with balances below the average at the bank. delete from accountwhere balance < (select avg (balance)from account) • Problem: as we delete tuples from deposit, the average balance changes • Solution used in SQL: 1. First, compute avg balance and find all tuples to delete 2. Next, delete all tuples found above (without recomputing avg or retesting the tuples)

45. Modification of the Database – Insertion • Add a new tuple to account insert into accountvalues (‘A-9732’, ‘Perryridge’,1200)or equivalentlyinsert into account (branch-name, balance, account-number)values (‘Perryridge’, 1200, ‘A-9732’) • Add a new tuple to account with balance set to null insert into accountvalues (‘A-777’,‘Perryridge’, null)

46. Modification of the Database – Insertion • Provide as a gift for all loan customers of the Perryridge branch, a $200 savings account. Let the loan number serve as the account number for the new savings account insert into accountselect loan-number, branch-name, 200from loanwhere branch-name = ‘Perryridge’insert into depositorselect customer-name, loan-numberfrom loan, borrowerwhere branch-name = ‘Perryridge’ and loan.account-number = borrower.account-number • The select from where statement is fully evaluated before any of its results are inserted into the relation (otherwise queries likeinsert intotable1 select * fromtable1would cause problems

47. Modification of the Database – Updates • Increase all accounts with balances over $10,000 by 6%, all other accounts receive 5%. • Write two update statements: update accountset balance = balance  1.06where balance > 10000 update accountset balance = balance  1.05where balance  10000 • The order is important • Can be done better using the case statement (next slide)

48. Case Statement for Conditional Updates • Same query as before: Increase all accounts with balances over $10,000 by 6%, all other accounts receive 5%. updateaccountsetbalance = casewhenbalance <= 10000 thenbalance *1.05elsebalance * 1.06end

49. Update of a View • Create a view of all loan data in loan relation, hiding the amount attribute create view branch-loan as select branch-name, loan-numberfrom loan • Add a new tuple to branch-loan insert into branch-loanvalues (‘Perryridge’, ‘L-307’) This insertion must be represented by the insertion of the tuple (‘L-307’, ‘Perryridge’, null) into the loan relation • Updates on more complex views are difficult or impossible to translate, and hence are disallowed. • Most SQL implementations allow updates only on simple views (without aggregates) defined on a single relation

50. Transactions • A transaction is a sequence of queries and update statements executed as a single unit • Transactions are started implicitly and terminated by one of • commit work: makes all updates of the transaction permanent in the database • rollback work: undoes all updates performed by the transaction. • Motivating example • Transfer of money from one account to another involves two steps: • deduct from one account and credit to another • If one steps succeeds and the other fails, database is in an inconsistent state • Therefore, either both steps should succeed or neither should • If any step of a transaction fails, all work done by the transaction can be undone by rollback work. • Rollback of incomplete transactions is done automatically, in case of system failures