Вложенные запросы (SQL Server)

Вложенный запрос — это запрос, который используется внутри инструкции SELECT , INSERT , UPDATE или DELETE или внутри другого вложенного запроса.

В примерах из этой статьи используется база данных AdventureWorks2016. Образцы баз данных AdventureWorks можно скачать здесь.

Подзапрос может быть использован везде, где разрешены выражения. В данном примере вложенный запрос используется в качестве выражения для столбца MaxUnitPrice в инструкции SELECT .

Основы вложенных запросов

Вложенный запрос по-другому называют внутренним запросом или внутренней операцией выбора, в то время как инструкцию, содержащую вложенный запрос, называют внешним запросом или внешней операцией выбора.

Многие инструкции языка Transact-SQL, включающие подзапросы, можно записать в виде соединений. Другие запросы могут быть осуществлены только с помощью подзапросов. В языке Transact-SQL обычно не бывает разницы в производительности между инструкцией, включающей вложенный запрос, и семантически эквивалентной версией без вложенного запроса. Дополнительные сведения о том, как SQL Server обрабатывает запросы, см. в разделе Обработка инструкций SQL. Однако в некоторых случаях, когда проверяется существование, соединения показывают лучшую производительность. В противном случае для устранения дубликатов вложенный запрос должен обрабатываться для получения каждого результата внешнего запроса. В таких случаях метод работы соединений дает лучшие результаты.

В следующем примере используются вложенный запрос SELECT и соединение SELECT , которые возвращают один и тот же результирующий набор и план выполнения:

Вложенный во внешнюю инструкцию SELECT запрос, имеет следующие компоненты:

• обычный запрос SELECT , включающий обычные компоненты списка выборки;
• обычное предложение FROM , включающее одно или несколько имен таблиц или представлений.
• Необязательное предложение WHERE .
• Необязательное предложение GROUP BY .
• Необязательное предложение HAVING .

Запрос SELECT вложенного запроса всегда заключен в скобки. Он не может включать предложения COMPUTE или FOR BROWSE и может включать предложение ORDER BY только вместе с предложением TOP.

Вложенный запрос может быть включен в предложение WHERE или HAVING внешней инструкции SELECT , INSERT , UPDATE или DELETE или в другой вложенный запрос. Возможно создавать вложенность до 32-го уровня, хотя ограничения меняются в зависимости от объема доступной памяти и сложности других выражений в запросе. Отдельные запросы могут не поддерживать вложенность до 32-го уровня. Подзапрос может появляться везде, где может использоваться выражение, если он возвращает одно значение.

Если таблица появляется только во вложенном запросе, а не во внешнем запросе, в этом случае столбцы данной таблицы не могут быть включены в выходные данные (список выборки внешнего запроса).

Инструкции, включающие вложенные запросы, обычно имеют один из следующих форматов:

• WHERE expression \[NOT] IN (subquery)
• WHERE expression comparison_operator \[ANY | ALL] (subquery)
• WHERE \[NOT] EXISTS (subquery)

В некоторых инструкциях языка Transact-SQL вложенный запрос может рассматриваться как отдельный запрос. Обычно результаты вложенного запроса подставляются во внешний запрос (хотя SQL Server может обрабатывать инструкции Transact-SQL с вложенными запросами и по-другому).

Существуют три основных типа подзапросов, которые:

• работают в списках, указанных с помощью ключевого слова IN , или тех, которые оператор сравнения изменил с помощью ключевого слова ANY или ALL ;
• вставлены оператором немодифицированных сравнений и должны возвращать одно значение;
• являются проверками на существование, начинающимися с ключевого слова EXISTS .

Правила вложенных запросов

На вложенный запрос распространяются следующие ограничения:

• Список выбора вложенного запроса, начинающийся с оператора сравнения, может включать только одно выражение или имя столбца (за исключением операторов EXISTS и IN в инструкции SELECT * или в списке соответственно).
• Если предложение WHERE внешнего запроса включает имя столбца, оно должно быть совместимо для соединения со столбцом в списке выбора вложенного запроса.
• Типы данных ntext, text и image не могут быть использованы в списке выбора вложенных запросов.
• Вложенные запросы, представленные оператором неизмененного сравнения (после которого нет ключевого слова ANY или ALL ), не могут включать предложения GROUP BY и HAVING .
• Ключевое слово DISTINCT не может быть использовано во вложенном запросе, включающем предложение GROUP BY.
• Предложения COMPUTE и INTO не могут быть указаны.
• Предложение ORDER BY может быть указано только вместе с предложением TOP .
• Представление, созданное с помощью вложенного запроса, не может быть обновлено.
• Список выбора вложенного запроса, начинающегося с предложения EXISTS , по соглашению содержит звездочку (*) вместо отдельного имени столбца. Правила для вложенного запроса, начинающегося с предложения EXISTS , являются такими же, как для стандартного списка выбора, поскольку вложенный запрос, начинающийся с предложения EXISTS , проводит проверку на существование и возвращает TRUE или FALSE вместо данных.

Уточнение имен столбцов во вложенных запросах

В следующем примере столбец BusinessEntityID в предложении WHERE внешнего запроса неявно уточняется именем таблицы, используемой в предложении FROM внешнего запроса (Sales.Store). Ссылка на столбец CustomerID в списке выборки вложенного запроса уточняется именем таблицы с помощью предложения FROM вложенного запроса, то есть Sales.Customer.

Общее правило состоит в том, что имена столбцов в инструкции неявно уточняются именем таблицы, указанной в предложении FROM того же уровня вложенности. Если столбец не существует в таблице, на которую ссылается предложение FROM вложенного запроса, он неявно уточняется именем таблицы, указанной в предложении FROM внешнего запроса.

Вот как выглядит этот запрос с явно указанными неявными соглашениями:

Никогда не будет ошибочным явно указать имя таблицы; также всегда можно перекрыть неявные соглашения об именах таблиц полностью уточненными именами столбцов

Если столбец, на который есть ссылка во вложенном запросе, не существует в таблице, указанной в предложении FROM вложенного запроса, но существует в таблице, на которую ссылается предложение FROM внешнего запроса, запрос будет выполнен без ошибок. SQL Server неявно уточнит имя столбца во вложенном запросе с помощью имени таблицы внешнего запроса.

Множественные уровни вложенности

Каждый вложенный запрос, в свою очередь, может содержать один или более вложенных запросов. В инструкцию можно вложить любое количество вложенных запросов.

Следующий запрос осуществляет поиск сотрудников, занимающих должность менеджера по продажам.

Самый глубоко вложенный запрос возвращает идентификаторы указанных сотрудников. Запрос уровнем выше оперирует с полученными идентификаторами и возвращает контактные идентификаторы сотрудников. Наконец, во внешнем запросе по полученным контактным идентификаторам извлекаются имена сотрудников.

Этот запрос также можно выразить с помощью соединения:

Связанные вложенные запросы

Результат для нескольких запросов может быть получен путем выполнения одного вложенного запроса и подстановки полученного результата или результатов в предложение WHERE внешнего запроса. В запросах, содержащих коррелированные вложенные запросы (также называемые повторяющимися вложенными запросами), вложенный запрос зависит по значению от внешнего запроса. Это означает, что выполнение вложенного запроса повторяется по одному разу для каждой строки, которая может быть выбрана внешним запросом. Такой запрос получает по одной записи для имени и фамилии каждого сотрудника, который в таблице SalesPerson имеет сумму премиальных, равную 5000, с соответствующими идентификаторами сотрудников в таблицах Employee и SalesPerson.

Предыдущий вложенный запрос данной инструкции не может быть выполнен независимо от внешнего запроса. В нем необходимо указать значение Employee.BusinessEntityID, однако это значение изменяется каждый раз, когда SQL Server проверяет различные строки в таблице Employee. Результат запроса определяется следующим образом: SQL Server рассматривает каждую строку таблицы Employee на предмет включения в результаты, подставляя значение в каждой из строк во вложенный запрос. Например, если SQL Server сначала выполняет проверку строки для сотрудника Syed Abbas , переменная Employee.BusinessEntityID принимает значение 285, которое SQL Server и подставляет во вложенный запрос. Эти два примера запроса представляют собой декомпозицию предыдущего примера со связанным вложенным запросом.

Результатом является 0.00 ( Syed Abbas не получал премиальных, потому что не является менеджером по продажам), поэтому выполнение внешнего запроса приводит к следующему результату:

Так как условие не выполнено, строка для сотрудника Syed Abbas не включается в результат предыдущего примера запроса со связанным вложенным запросом. То же самое действие выполняется со строкой для сотрудника Pamela Ansman-Wolfe . Из примера видно, что данная строка будет включена в результат, так как строка WHERE 5000 IN (5000) содержит результаты.

Коррелированные вложенные запросы могут также включать в предложение FROM функции с табличным значением, указывая для них в качестве аргументов столбцы таблиц из внешнего запроса. В этом случае для каждой строки внешнего запроса выполняется функция с табличным значением, как и в случае с вложенным запросом.

Типы вложенных запросов

Вложенные запросы могут быть указаны во многих местах:

• С псевдонимами. Дополнительные сведения см. в разделе Вложенные запросы с псевдонимами.
• С IN или NOT IN . Дополнительные сведения см. в разделах Вложенные запросы с ключевым словом IN и Вложенные запросы с ключевым словом NOT IN.
• В инструкциях UPDATE , DELETE и INSERT . Дополнительные сведения см. в разделе Вложенные запросы в инструкциях UPDATE, DELETE и INSERT.
• С операторами сравнения. Дополнительные сведения см. в разделе Вложенные запросы с операторами сравнения.
• С ANY , SOME или ALL . Дополнительные сведения см. в разделе Операторы сравнения с модификаторами ANY, SOME или ALL.
• С EXISTS или NOT EXISTS . Дополнительные сведения см. в разделах Вложенные запросы с оператором EXISTS и Вложенные запросы с оператором NOT EXISTS.
• Вместо выражения. Дополнительные сведения см. в разделе Вложенные запросы, используемые вместо выражений.

Многие инструкции, где вложенный и внешний запросы ссылаются на одну и ту же таблицу, могут быть переформулированы как самосоединения (соединения таблицы с самой собой). Например, можно найти адреса сотрудников из конкретного региона с помощью вложенного запроса:

Можно также использовать самосоединение:

Псевдонимы таблиц e1 и e2 необходимы, так как соединенная сама с собой таблица выступает в двух ролях. Псевдонимы можно также использовать во вложенных запросах, где и внешний, и внутренний запросы ссылаются на одну и ту же таблицу.

При использовании явных псевдонимов таблицы понятно, что ссылка на Person.Address во вложенном запросе означает не то же, что и ссылка во внешнем запросе.

Результат вложенного запроса, в котором присутствует ключевое слово IN (или NOT IN ) — это список из нуля или более значений. После того как вложенный запрос вернул результат, он используется внешним запросом. Следующий запрос ищет названия всех колес, произведенных компанией Adventure Works Cycles.

Эта инструкция выполняется в два шага. Сначала внутренний запрос возвращает номер идентификатора подкатегории по соответствию названию «Wheel» (17). Затем это значение подставляется во внешний запрос, который находит все названия изделий, имеющих соответствующие идентификаторы подкатегорий в столбце Production.Product.

Единственная разница в использовании соединения и вложенного запроса для этой и аналогичных задач заключается в том, что объединение позволяет включить в результат столбцы, содержащиеся в нескольких таблицах. Например: если нужно включить в результат название подкатегории, следует пользоваться соединением:

Следующий запрос ищет названия всех поставщиков, имеющих высокий кредитный рейтинг, у которых компания Adventure Works Cycles заказала как минимум 20 позиций, и средний срок поставки у которых не превышает 16 дней.

Выполняется внутренний запрос и возвращаются номера идентификаторов поставщиков, которые соответствуют определениям вложенного запроса. Затем выполняется внешний запрос. Обратите внимание, что в предложение WHERE как внутреннего, так и внешнего запроса может быть включено несколько условий.

При использовании соединения тот же запрос будет выражен так:

Соединение всегда может быть выражено в виде вложенного запроса. Вложенный запрос часто, но не всегда может быть выражен в виде соединения. Это происходит потому, что соединения симметричны: можно соединить таблицы A и B в любом порядке и получить одинаковый результат. Для вложенных запросов это не всегда справедливо.

Вложенные запросы с ключевым словом NOT IN также возвращают список из нуля или более значений. В следующем запросе выполняется поиск названий продуктов, не являющихся готовыми велосипедами.

Эту инструкцию нельзя преобразовать в соединение. Аналогичное соединение по неравенству имеет другой смысл: оно находит названия продуктов, которые принадлежат какой-либо подкатегории, отличной от готового велосипеда.

Вложенные запросы могут использоваться в инструкциях UPDATE , DELETE , INSERT и SELECT языка обработки данных DML.

В следующем примере удваивается значение столбца ListPrice таблицы Production.Product. Вложенный запрос в предложении WHERE ссылается на таблицу Purchasing.ProductVendor для ограничения количества обновляемых строк таблицы Product только теми, у которых идентификатор BusinessEntity равен 1540.

Ниже приведена эквивалентная инструкция UPDATE , использующая соединение:

Для ясности, если на одну и ту же таблицу ссылаются в других вложенных запросах, используйте псевдонимы целевой таблицы:

Вложенные запросы могут быть введены с помощью одного из операторов сравнения ( = , < > , > , > = , < , ! > , ! < или < = ).

Вложенный запрос, указанный с помощью неизмененного оператора сравнения (оператора сравнения, за которым не следуют ключевые слова ANY или ALL ), должен возвратить одиночное значение, а не список значений как вложенные запросы, указанные с помощью IN . Если такой вложенный запрос возвращает более одного значения, SQL Server отображает сообщение об ошибке.

Чтобы использовать подзапрос, начинающийся с немодифицированного оператора сравнения, необходимо достаточно хорошо знать свои данные и природу проблемы, чтобы быть уверенным, что вложенный запрос возвратит точно одно значение.

Например, если предполагается, что каждый менеджер по продажам отвечает только за одну территорию продаж, и нужно найти клиентов, расположенных на территории, за которую отвечает Линда Митчелл, можно написать инструкцию с вложенным запросом, начинающимся с простого оператора сравнения = .

Однако если сотрудник Linda Mitchell работал более чем с одной территорией продаж, вы получите сообщение об ошибке. Вместо оператора сравнения = может использоваться формулировка IN (также может использоваться =ANY ).

Вложенные запросы, начинающиеся с немодифицированных операторов сравнения, часто включают агрегатные функции, потому что они возвращают одиночное значение. Например, следующая инструкция находит названия всех продуктов, у которых цена по прейскуранту больше, чем средняя цена по прейскуранту.

Так как вложенные запросы, начинающиеся с неизмененных операторов сравнения, должны возвращать одиночное значение, они не могут включать предложения GROUP BY или HAVING (за исключением случаев, когда достоверно известно, что предложение GROUP BY или HAVING возвратит одиночное значение). Например, следующий запрос находит продукты, оцененные выше, чем самый дешевый продукт, который находится в столбце ProductSubcategoryID 14.

Операторы сравнения со вложенными запросами могут быть уточнены с помощью ключевых слов ALL или ANY . Модификатор SOME является эквивалентом модификатора ANY в стандарте ISO. Дополнительные сведения об этих операторах сравнения SOME и ANY см. в этой статье.

Вложенные запросы с измененными операторами сравнения возвращают список из нуля или более значений и могут включать предложения GROUP BY или HAVING . Эти вложенные запросы могут быть переформулированы с использованием ключевого слова EXISTS .

Рассмотрим, например оператор сравнения >: >ALL будет означать "больше любого значения". Другими словами, это сравнение с максимальным значением. Например, >ALL (1, 2, 3) означает "больше 3". >ANY означает "больше по крайней мере одного значения", т. е. "больше минимума". Поэтому >ANY (1, 2, 3) означает "больше 1". Чтобы строка результата вложенного запроса с >ALL удовлетворяла условию, заданному внешним запросом, значение в столбце, для которого вводится вложенный запрос, должно быть больше каждого значения из списка, возвращаемого вложенным запросом.

Аналогичным образом, чтобы строка результата вложенного запроса с >ANY удовлетворяла условию, заданному внешним запросом, значение в столбце, для которого вводится вложенный запрос, должно быть больше хотя бы одного значения из списка, возвращаемого вложенным запросом.

Следующий запрос сдержит пример вложенного запроса, используемого оператором сравнения с модификатором ANY . Он вернет все продукты, цены на которые больше или равны максимальной цене в любой подкатегории продуктов.

Для каждой подкатегории продуктов внутренний запрос найдет максимальную цену. Внешний запрос получит эти значения и определит, какие цены отдельных продуктов больше или равны максимальной цене в любой из подкатегорий продуктов. Если ключевое слово ANY заменить на ALL , запрос вернет только те продукты, цена которых больше или равна всем ценам, возвращаемым внутренним запросом.

Если вложенный запрос не возвращает значений, весь запрос не возвратит никаких значений.

Оператор =ANY эквивалентен оператору IN . Например, чтобы найти названия всех колес, производимых компанией Adventure Works Cycle, можно использовать IN или =ANY .

Вот результирующий набор, возвращаемый любым из этих запросов:

Однако оператор <>ANY отличается от NOT IN :

• <>ANY означает "не равно a или не равно b, или не равно c".
• NOT IN означает "не равно a и не равно b, и не равно c".
• <>ALL означает то же, что и NOT IN .

Например, следующий запрос отобразит заказчиков, находящихся на территории, где не работает ни один менеджер по продажам.

В результат включены все заказчики, кроме тех, чьим территориям продаж соответствует NULL, так как любая территория, назначенная заказчику, обслуживается менеджером по продажам. Внутренний запрос находит все территории продаж, обслуживаемые менеджерами по продажам, а затем для каждой территории внешний запрос находит заказчиков, которые ей не принадлежат.

По этой же причине, если использовать NOT IN в этом запросе, в результат не войдет ни один из заказчиков.

Те же результаты можно получить с помощью оператора <>ALL , который эквивалентен NOT IN .

Если вложенный запрос указывается с помощью ключевого слова EXISTS , он выступает в роли проверки на существование. В предложении WHERE внешнего запроса проверяется факт существования строк, возвращенных вложенным запросом. Вложенный запрос не выдает никаких данных, а возвращает значение TRUE или FALSE .

Вложенный запрос, созданный с помощью ключевого слова EXISTS, имеет следующий синтаксис:

WHERE [NOT] EXISTS (subquery)

Следующий запрос ищет названия всех продуктов, которые находятся в подкатегории Wheels:

Чтобы понять результаты данного запроса, необходимо рассмотреть наименование каждого продукта. Это позволит узнать, возвращается ли в результате выполнения данного вложенного запроса хотя бы одна строка. Иными словами, выдается ли в результате проверки на существование значение TRUE .

Обратите внимание на то, что вложенные запросы, введенные с помощью ключевого слова EXISTS, отличаются от других вложенных запросов следующим образом.

• Перед ключевым словом EXISTS не ставится имя столбца, константы или другого выражения.
• Список выборки для вложенного запроса, указанного с помощью ключевого слова EXISTS , практически всегда состоит из знака "звездочка" (*). Так как производится проверка только на предмет существования строк, удовлетворяющих заданным во вложенном запросе условиям, то нет необходимости выводить имена найденных столбцов.

Важность ключевого слова EXISTS обусловлена тем, что часто без него невозможно найти иное решение без вложенных запросов. Хотя некоторые запросы, созданные с помощью ключевого слова EXISTS, не могут быть выражены по-другому, многие запросы для достижения подобных результатов используют IN или оператор сравнения, измененный с помощью ANY или ALL .

Например, предыдущий запрос может быть задан с использованием оператора IN .

Оператор NOT EXISTS работает так же, как и оператор EXISTS , за исключением того, что предложение WHERE , в котором используется этот оператор, выполняется, если вложенный запрос не возвращает ни одной строки.

Например чтобы найти имена продуктов, не находящихся в подкатегории wheels:

В языке Transact-SQL вложенный запрос может быть заменен в любом месте, где выражение может использоваться в инструкциях SELECT , UPDATE , INSERT и DELETE , за исключением списка ORDER BY .

Следующий пример показывает, как можно использовать это улучшение. Запрос находит цены на все горные велосипеды, их среднюю цену и разницу между средней ценой и ценой каждого горного велосипеда.