Daten abfragen - Abfragesprache SQL

Mithilfe der Datenbanksprache SQL können Datenstrukturen definiert sowie Daten abgefragt und verändert werden.

Diese Sprache wurde in den 1970er Jahren von Donald D. Chamberlin (ACM Software System Award 1988) und Raymond F. Boyce, basierend auf den Arbeiten von Edgar F. Codd (Turing Award 1981) bei IBM im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt und 1987 international standardisiert. Im Gegensatz zu den bisher im Unterricht behandelten imperativen Programmiersprachen beschreibt eine SQL-Abfrage, welches Ergebnis gesucht wird, nicht jedoch die einzelnen Verarbeitungsschritte, mit denen das Datenbankmanagementsystem dieses Ergebnis erzeugt. SQL ist daher eine deklarative Sprache.

SQL-Anweisungen lassen sich nach ihrem Zweck in verschiedene Gruppen einteilen. Die genaue Einteilung unterscheidet sich teilweise zwischen den Darstellungen. Für unseren Unterricht unterscheiden wir zunächst:

• DDL – Data Definition Language
  Befehle zur Definition von von Datenbankstrukturen
• DML – Data Manipulation Language
  Befehle zur Datenmanipulation
• DQL - Data Query Language
  Befehle zur Abfrage von Daten

Zunächst arbeiten wir mit bereits vorhandenen Datenbanken. Deshalb beschäftigen wir uns zuerst mit der Abfrage von Daten.

Bild: Dicklyon, CC BY-SA 4.0 via Wikimedia Commons

Datenabfragen mit SQL

GK: SELECT-Befehl

Die SQL-Abfrage erfolgt mit dem Befehl SELECT unter Angabe von bis zu fünf Komponenten. Die allgemeine Syntax hat die Gestalt:

SELECT [DISTINCT] * | <Attributliste>
FROM <Tabelle oder Verbund>
[WHERE <Boolescher Ausdruck]
[ORDER BY <Attributliste> [ASC | DESC]]
[LIMIT Zahl [[OFFSET Zahl]]

Die schwierige Syntax lässt sich wie folgt verstehen:

LK: SELECT-Befehl

Die SQL-Abfrage erfolgt mit dem Befehl SELECT unter Angabe von bis zu sieben Komponenten. Die allgemeine Syntax hat die Gestalt:

SELECT [DISTINCT] * | <Attributliste>
FROM <Tabelle oder Verbund>
[WHERE <Boolescher Ausdruck]
[GROUP BY <Attributliste>]
[HAVING <Bedingung>]
[ORDER BY <Attributliste> [ASC | DESC]]
[LIMIT Zahl [[OFFSET Zahl]]

Die schwierige Syntax lässt sich wie folgt verstehen:

Auswahl von Zeilen - Selektion

Aus der Tabelle Schüler sollen alle Zeilen ausgewählt werden, in denen der Name "Müller" steht. Diese Auswahl von Zeilen entspricht in der Relationenalgebra einer Selektion.
(Die Selektion hat also die Form S_{Name = 'Müller'}(Schüler))

Die Umsetzung in SQL lautet: 

SELECT * 
FROM Schüler 
WHERE Name = 'Müller';

Die WHERE-Klausel liefert also die Selektion. Um zu zeigen, dass alle Spalten angezeigt werden sollen, wird das Stern-Symbol verwendet.

Nun sollen aus der Tabelle Schüler alle Zeilen selektiert werden, in denen der Name "Müller" steht und deren Vorname mit "O" beginnt. 
(Die Selektion hat also die Form S_{Name = 'Müller' UND Vorname beginnt mit 'O'}(Schüler))

Die Umsetzung in SQL lautet: 

SELECT * 
FROM Schüler 
WHERE Name = 'Müller' AND Vorname LIKE 'O%';

Bedingungen lassen sich mit AND, OR und NOT verknüpfen. Das Prozentsymbol steht als Platzhalter für eine beliebige Folge von Zeichen. Das Prozentzeichen % steht für eine beliebige Folge von Zeichen, auch für eine leere Zeichenfolge. Der Unterstrich _ steht für genau ein beliebiges Zeichen. LIKE wird verwendet im Sinne von "SO WIE". 

Auswahl von Spalten - Projektion

Aus der Tabelle Schüler sollen nur die Spalte mit dem Attribut "Name" ausgewählt werden. Diese Auswahl von Spalten entspricht in der Relationenalgebra einer Projektion.
(Die Projektion hat also die Form P_Name(Schüler))

Die Umsetzung in SQL lautet: 

SELECT Name
FROM Schüler; 

Mit DISTINCT werden Mehrfachvorkommen entfernt.

Die Umsetzung in SQL lautet: 

SELECT DISTINCT Name 
FROM Schüler; 

Hintereinanderausführung von Projektion und Selektion

Aus der Tabelle Schüler sollen die Vornamen aller Schüler angezeigt werden, deren Nachname Müller ist. 
(Die Abfrage hat also die Form P_Vorname(S_{Name = 'Müller'}(Schüler)))

Die Umsetzung in SQL lautet: 

SELECT Vorname 
FROM Schüler 
WHERE Name = 'Müller';

In der zugehörigen Relationenalgebra wird zunächst die Selektion und anschließend die Projektion ausgeführt. Auch bei SQL wird logisch zunächst festgelegt, aus welchen Daten (FROM) und unter welchen Bedingungen (WHERE) Zeilen berücksichtigt werden. Erst anschließend bestimmt SELECT, welche Spalten im Ergebnis erscheinen.

Inner Join in SQL

Die Tabellen Schüler und Kurse sollen über das gemeinsame Attribut SNr miteinander verbunden werden. Im Ergebnis erscheinen nur die Kombinationen von Zeilen, für die die angegebenen Werte von SNr übereinstimmen. 
(Die Abfrage hat also die Form J_{Schüler.SNr = Kurs.SNr}(Schüler, Kurse))

Die Umsetzung in SQL lautet:

SELECT * 
FROM Schüler INNER JOIN Kurse 
  ON Schüler.SNr = Kurse.SNr;

Da mit SELECT * alle Spalten beider Tabellen ausgegeben werden, erscheint das Verknüpfungsattribut SNr im Ergebnis zweimal. Ein solches Ergebnis wird in der Regel nicht gewünscht. Es genügen oft nur einige Spalten des Verbundes. Existieren zu einer Zeile der ersten Tabelle mehrere passende Zeilen der zweiten Tabelle, entstehen entsprechend mehrere Ergebniszeilen.

Aus den Tabellen Schüler und Kurse sollen alle Schülernamen mit ihren Fehlzeiten aufgelistet werden. Der Befehl lautet:

SELECT Schüler.Vorname, Schüler.Name, Kurse.KNr, Kurse.Fehlzeit 
FROM Schüler INNER JOIN Kurse 
  ON Schüler.SNr = Kurse.SNr 
ORDER BY Kurse.Fehlzeit DESC;

nur im LK: Outer Join in SQL

Bei einem INNER JOIN erscheinen nur diejenigen Zeilen im Ergebnis, für die in beiden Tabellen passende Datensätze vorhanden sind. Manchmal sollen jedoch auch Datensätze ohne passenden Partner angezeigt werden. Dazu dienen äußere Verbunde (OUTER JOIN).

Beispiel: Für alle Schülerinnen und Schüler soll der Status der Spindvermietung angezeigt werden. Auch Schülerinnen und Schüler ohne gemieteten Spind müssen daher im Ergebnis erscheinen.

Da die Tabelle Schüler links steht und vollständig erhalten bleiben soll, verwenden wir einen LEFT JOIN. Das verbindende Attribut lautet SNr. 

Der SQL-Befehl lautet:

SELECT * 
FROM Schüler LEFT JOIN Spind
  ON Schüler.SNr = Spind.SNr;

Für jede Zeile aus Schüler werden passende Daten aus Spind ergänzt. Existiert kein passender Spinddatensatz, enthalten die Attribute aus Spind im Ergebnis den Wert NULL.

Sollen nur die Schülerinnen und Schüler ermittelt werden, die keinen Spind gemietet haben, können genau diese Zeilen ausgewählt werden:

SELECT Schüler.SNr 
FROM Schüler LEFT JOIN Spind
  ON Schüler.SNr = Spind.SNr
WHERE Spind.ID IS NULL;

Ein RIGHT JOIN arbeitet entsprechend mit der rechten Tabelle. SQLite unterstützt außerdem FULL OUTER JOIN, bei dem alle Zeilen beider Tabellen erhalten bleiben.

LK: SQL-Befehle zum Einfügen, Löschen und Ändern von Datensätzen

Neben Abfragen mit SELECT können mit SQL auch Datensätze eingefügt, geändert und gelöscht sowie komplette Tabellen erzeugt werden.

Einfügen eines Datensatzes mit Angabe der Attribute

INSERT INTO tabelle (attribut1, attribut2, ...)
VALUES (wert1, wert2, ...);

Die Reihenfolge der Werte muss der Reihenfolge der angegebenen Attribute entsprechen.

Einfügen eines vollständigen Datensatzes ohne Attributliste

INSERT INTO tabelle
VALUES (wert1, wert2, ...);

Dabei müssen die Werte genau in der Reihenfolge der Attribute des Tabellenschemas angegeben werden.

Löschen von Datensätzen

DELETE FROM tabelle
WHERE bedingung;

Achtung: Fehlt die WHERE-Klausel, werden alle Datensätze der Tabelle gelöscht.

Ändern von Datensätzen

UPDATE tabelle
SET attribut1 = wert1, attribut2 = wert2, ...
WHERE bedingung;

Achtung: Fehlt die WHERE-Klausel, wird die Änderung auf alle Datensätze der Tabelle angewendet.

Erzeugen einer neuen Tabelle

integritätsbedingungen:

CREATE tabelle (
  attribut1 TYP [integritätsbedingung],
  ...
PRIMARY KEY (attribut(e)) 
[FOREIGN KEY (attribut REFERENCE tabelle.attribut]
[FOREIGN KEY ...]

Übungen