Операции над множествами SQL¶

Операции над множествами SQL — это группа операторов языка SQL, предназначенная для объединения результатов двух или более запросов SELECT в единый результирующий набор. В отличие от соединений (JOIN), которые объединяют столбцы разных таблиц по условию, операции над множествами работают со строками: они сравнивают полные наборы строк, возвращаемые каждым запросом, и формируют новый набор на основе теоретико-множественных принципов (объединение, пересечение, разность). Основными операторами являются UNION, INTERSECT и EXCEPT (в некоторых СУБД — MINUS).

¶Основные принципы

Для корректного выполнения любой операции над множествами оба запроса SELECT должны удовлетворять следующим требованиям:

• Одинаковое количество столбцов в каждом запросе.
• Совместимость типов данных соответствующих столбцов по позиции (необязательно идентичные типы, но допускающие неявное или явное приведение).
• Одинаковый порядок сортировки (если используется ORDER BY, он применяется к конечному результату, а не к отдельным запросам).

Результат операции не содержит дублирующихся строк по умолчанию, если не указано ключевое слово ALL.

¶Оператор UNION

UNION (объединение) возвращает все уникальные строки, которые присутствуют хотя бы в одном из двух запросов. Если строка встречается в обоих запросах, в результат она включается один раз.

Синтаксис: ``sql SELECT столбцы FROM таблица1 UNION [ALL] SELECT столбцы FROM таблица2; ``

• UNION (без ALL) — удаляет дубликаты, выполняя сортировку результатов. Это может замедлить выполнение на больших объёмах данных.
• UNION ALL — возвращает все строки из обоих запросов, включая дубликаты. Выполняется быстрее, так как не требует дополнительной сортировки и сравнения.

Пример. Получить список всех городов, где живут клиенты или сотрудники: ``sql SELECT City FROM Customers UNION SELECT City FROM Employees; ``

¶Оператор INTERSECT

INTERSECT (пересечение) возвращает только те строки, которые присутствуют одновременно в результатах обоих запросов. Дубликаты удаляются.

Синтаксис: ``sql SELECT столбцы FROM таблица1 INTERSECT SELECT столбцы FROM таблица2; ``

Пример. Найти города, в которых есть и клиенты, и сотрудники: ``sql SELECT City FROM Customers INTERSECT SELECT City FROM Employees; ``

¶Оператор EXCEPT (MINUS)

EXCEPT (разность) возвращает строки, которые присутствуют в результате первого запроса, но отсутствуют в результате второго. В СУБД Oracle вместо EXCEPT используется оператор MINUS.

Синтаксис: ``sql SELECT столбцы FROM таблица1 EXCEPT SELECT столбцы FROM таблица2; ``

Пример. Получить города, где есть клиенты, но нет сотрудников: ``sql SELECT City FROM Customers EXCEPT SELECT City FROM Employees; ``

¶Ключевое слово ALL

Использование ALL с операторами UNION, INTERSECT и EXCEPT изменяет поведение при работе с дубликатами:

• UNION ALL — сохраняет все дубликаты.
• INTERSECT ALL — возвращает строки, количество повторений которых в первом запросе равно количеству во втором (или меньше, если дубликатов во втором меньше). Поддерживается не всеми СУБД (например, в PostgreSQL поддерживается, в MySQL — нет).
• EXCEPT ALL — возвращает строки из первого запроса, вычитая количество их вхождений во втором запросе. Поддерживается не всеми СУБД.

¶Порядок выполнения и приоритет

Операции над множествами выполняются последовательно сверху вниз, если не используются скобки. Приоритет операторов не стандартизирован, поэтому для явного управления порядком рекомендуется использовать круглые скобки ().

``sql -- Сначала выполнится INTERSECT, затем UNION (SELECT City FROM Customers INTERSECT SELECT City FROM Suppliers) UNION SELECT City FROM Employees; ``

¶Использование ORDER BY

Оператор ORDER BY применяется к конечному результату всей операции и указывается после последнего запроса. Имена столбцов в ORDER BY должны соответствовать именам столбцов из первого запроса (или можно использовать порядковые номера столбцов).

``sql SELECT City, COUNT() AS cnt FROM Customers GROUP BY City UNION SELECT City, COUNT() FROM Employees GROUP BY City ORDER BY cnt DESC; ``

¶Особенности в различных СУБД

• PostgreSQL: Полноценно поддерживает UNION, INTERSECT, EXCEPT и их варианты с ALL.
• MySQL: Поддерживает только UNION и UNION ALL. INTERSECT и EXCEPT не реализованы; их можно эмулировать с помощью подзапросов и IN/NOT IN или EXISTS.
• Microsoft SQL Server: Поддерживает UNION, INTERSECT, EXCEPT. Варианты с ALL для INTERSECT и EXCEPT не поддерживаются.
• Oracle Database: Использует MINUS вместо EXCEPT. Поддерживает UNION, UNION ALL, INTERSECT, MINUS. Варианты с ALL для INTERSECT и MINUS не поддерживаются.
• SQLite: Поддерживает UNION, UNION ALL, INTERSECT, EXCEPT.

¶Отличия от соединений (JOIN)

Операции над множествами и соединения решают разные задачи:

¶Примеры практического применения

1. Объединение данных из разных источников: свести в один отчёт данные по продажам из нескольких филиалов, имеющих одинаковую структуру таблиц.
2. Поиск пересечений: найти клиентов, которые одновременно являются поставщиками (используя INTERSECT на таблицах с идентификаторами).
3. Выявление расхождений: определить товары, которые есть на складе, но отсутствуют в прайс-листе (используя EXCEPT).
4. Формирование справочников: создать единый список городов или стран из нескольких таблиц без дубликатов.

¶Производительность

Операции над множествами, особенно UNION (без ALL), могут быть ресурсоёмкими из-за необходимости сортировки для удаления дубликатов. Для повышения производительности рекомендуется:

• Использовать UNION ALL вместо UNION, если дубликаты не критичны.
• Минимизировать количество обрабатываемых строк с помощью условий WHERE в каждом запросе.
• Использовать индексы на столбцах, участвующих в выборке.

¶Источники

1. ISO/IEC 9075:2016 (SQL:2016) — стандарт языка SQL.
2. Документация PostgreSQL: «UNION, INTERSECT, EXCEPT».
3. Документация MySQL: «UNION Clause».
4. Документация Microsoft SQL Server: «Set Operators (Transact-SQL)».
5. Документация Oracle Database: «Set Operators».