Язык запросов SQL

                       Язык  запросов SQL.

     Введение.

       SQL ( Structured Query Language - «язык структурированных запросов») - универсальный компьютерный язык, применяемый для создания, модификации и управления данными в реляционных базах данных. Реляционная база данных - база данных, основанная на реляционной модели данных. Реляционная модель данных (РМД) - логическая модель данных, прикладная теория построения баз данных, которая является приложением к задачам обработки данных таких разделов математики как теории множеств и логика первого порядка.

     SQL является непроцедурным языком  и не содержит операторов управления, организации подпрограмм, ввода-вывода  и т.п. В связи с этим SQL автономно  не используется, обычно он погружен  в среду встроенного языка  программирования СУБД (например, FoxPro СУБД Visual FoxPro, ObjectPAL СУБД Paradox, Visual Basic for Applications СУБД Access).

     В современных СУБД с интерактивным  интерфейсом можно создавать  запросы, используя другие средства, например QBE. Однако применение SQL зачастую позволяет повысить эффективность  обработки данных в базе. Например, при подготовке запроса в среде  Access можно перейти из окна Конструктора запросов (формулировки запроса по образцу на языке QBE) в окно с эквивалентным оператором SQL. Подготовку нового запроса путем редактирования уже имеющегося в ряде случае проще выполнить путем изменения оператора SQL. В различных СУБД состав операторов SQL может несколько отличаться.

     Язык SQL не обладает функциями полноценного языка разработки, а ориентирован на доступ к данным, поэтому его  включают в состав средств разработки программ. В этом случае его называют встроенным SQL. Стандарт языка SQL поддерживают современные реализации следующих  языков программирования: PL/1, Ada, С, COBOL, Fortran, MUMPS и Pascal.

     В специализированных системах разработки приложений типа клиент-сервер (данную архитектуру мы рассмотрим позже) среда  программирования, кроме того, обычно дополнена коммуникационными средствами (установление и разъединение соединений с серверами БД, обнаружение и  обработка возникающих в сети ошибок и. т. д.), средствами разработки пользовательских интерфейсов, средствами проектирования и отладки.

     Различают два основных метода использования  встроенного SQL: статический и динамический.

     При статическом использовании языка (статический SQL) в тексте программы  имеются фиксированные по структуре  вызовы функций языка SQL, включаемые в выполняемый модуль в процессе компиляции. Параметры запросов (обычно представляют константные значения, с которыми сравниваются значения полей в таблицах), являющиеся переменными языка программирования, позволяют добиться некоторой гибкости статических запросов.

     При динамическом использовании языка (динамический SQL) предполагается динамическое построение запроса в форме текстовой строки. Данная строка используется как параметр для функции выполнения SQL-запросов, которая выполняет синтаксический анализ строки запроса и формирует на его основе последовательность команд БД. Динамический метод обычно применяется в случаях, когда в приложении заранее неизвестен вид SQL-вызова.

     В результате выборки данных из одной  или нескольких, таблиц может быть получено множество записей, называемое представлением. Представление по существу является таблицей, формируемой в  результате выполнения запроса, которая существует «виртуально» только до завершения выполнения программы.

     Для удобства работы с представлениями  в язык SQL введено понятие курсора. Курсор представляет собой своеобразный указатель на набор записей в  представлении, обеспечивающий в каждый момент доступ лишь к некоторой небольшой  части строк представления. С  помощью операторов перемещения  курсора по записям можно получить доступ ко всем строкам таблицы. 

     История. Первые разработки.

     В начале 1970-х годов в одной из исследовательских лабораторий компании IBM была разработана экспериментальная реляционная СУБД IBM System R, для которой затем был создан специальный язык SEQUEL, позволявший относительно просто управлять данными в этой СУБД. Аббревиатура SEQUEL расшифровывалась как Structured English QUEry Language - «структурированный английский язык запросов». Позже по юридическим соображениям язык SEQUEL был переименован в SQL. Когда в 1986 году первый стандарт языка SQL был принят ANSI (American National Standards Institute), официальным произношением стало [,es kju:' el] - эс - кью - эл. Несмотря на это, даже англоязычные специалисты зачастую продолжают читать SQL как сиквел (по-русски также часто говорят «эс - ку - эль»).

     Целью разработки было создание простого непроцедурного языка, которым мог воспользоваться  любой пользователь, даже не имеющий  навыков программирования. Собственно разработкой языка запросов занимались Дональд Чэмбэрлин (Donald D Chamberlin) и Рэй Бойс (Ray Boyce). Пэт Селинджер (Pat Selinger) занималась разработкой стоимостного оптимизатора (cost - based optimizer), Рэймонд Лори (Raymond Lorie) занимался компилятором запросов.

     Стоит отметить, что SEQUEL был не единственным языком подобного назначения. В Калифорнийском Университете Беркли была разработана некоммерческая СУБД Ingres (являвшаяся, между прочим, дальним прародителем популярной сейчас некоммерческой СУБД PostgreSQL), которая являлась реляционной СУБД, но использовала свой собственный язык QUEL, который, однако, не выдержал конкуренции по количеству поддерживающих его СУБД с языком SQL.

     Первыми СУБД, поддерживающими новый язык, стали в 1979 году Oracle V2 для машин VAX от компании Relational Software Inc. (впоследствии ставшей компанией Oracle) и System/38 от IBM, основанная на System/R. 

     Стандартизация.

     Поскольку к началу 80-х годов существовало несколько вариантов СУБД от разных производителей, причём каждый из них  обладал собственной реализацией  языка запросов, то было принято  решение разработать стандарт языка, который будет гарантировать  переносимость ПО с одной СУБД на другую (естественно, обе из которых в полной мере будут поддерживать этот стандарт).

     В 1983 году Международная организация по стандартизации (ISO) и Американский национальный институт стандартов (ANSI) приступили к разработке стандарта языка SQL. По прошествии множества консультаций и отклонения нескольких предварительных вариантов в 1986 году ANSI представил свою первую версию стандарта, описанного в документе ANSI X3.135-1986 под названием «Database Language SQL» (рус. Язык баз данных SQL). Неофициально этот стандарт SQL-86 получил название SQL1. Год спустя, была завершена работа над версией стандарта ISO 9075-1987 под тем же названием. Разработка этого стандарта велась под патронажем Технического Комитета TC97 (англ. Technical Committee TC97), областью деятельности которого являлись процессы вычисления и обработки информации (англ. Computing and Information Processing). Именно его подразделение, именуемое как Подкомитет SC21 (англ. Subcommittee SC21) курировало разработку стандарта, что стало залогом идентичности стандартов ISO и ANSI для SQL1 (SQL-86).

     Стандарт SQL1 разделялся на два уровня. Первый уровень представлял собой подмножество второго уровня, описывавшего весь документ в целом. То есть, такая  структура предусматривала, что  не все спецификации стандарта SQL1 будут  относиться к Уровню 1. Тем самым, поставщик, заявлявший о поддержке  данного стандарта, должен был заявлять об уровне, которому соответствует  его реализация языка SQL. Это значительно  облегчило принятие и поддержку  стандарта, поскольку производители  могли реализовывать его поддержку  в два этапа.

     Со  временем к стандарту накопилось несколько замечаний и пожеланий, особенно с точки зрения обеспечения  целостности и корректности данных, в результате чего в 1989 году данный стандарт был расширен, получив название SQL89. В частности, в него была добавлена  концепция первичного и внешнего ключей. ISO-версия документа получила название ISO 9075:1989 «Database Language SQL with Integrity Enhancements» (рус. Язык баз данных SQL с добавлением контроля целостности) параллельно была закончена и ANSI-версия.

     Сразу после завершения работы над стандартом SQL1 в 1987 году была начата работа над  новой версией стандарта, который  должен был заменить стандарт SQL89, получив  название SQL2, поскольку дата принятия документа на тот момент была неизвестна. Таким образом, фактически SQL89 и SQL2 разрабатывались  параллельно. Новая версия стандарта  была принята в 1992 году, заменив стандарт SQL89. Новый стандарт, озаглавленный  как SQL92, представлял собой по сути расширение стандарта SQL1, включив себя множество дополнений имевшихся в предыдущих версиях инструкций.

     Как и SQL1, SQL92 также был разделён на несколько  уровней, однако, во-впервых, число уровней было увеличено с двух до трёх, а во - вторых они получили названия вместо порядковых цифр: начальный (англ. entry), средний (англ. intermediate), полный (англ. full). Уровень «полный» как и Уровень 2 в SQL1 подразумевал весь стандарт целиком. Уровень «начальный» представлял собой подмножество уровня «средний», в свою очередь представлявшего собой подмножество уровня «полный». Уровень «начальный» был сравним с Уровнем 2 стандарта SQL1, но спецификации этого уровня были несколько расширены. Таким образом, цепочка включений уровней стандартов выглядела примерно следующим образом:

     SQL1 Уровень 1 -> SQL1 Уровень 2 -> SQL92 "Начальный" -> SQL92 "Средний" -> SQL92 "Полный".

     SQL является, прежде всего, информационно - логическим языком, предназначенным для описания, изменения и извлечения данных, хранимых в реляционных базах данных. SQL нельзя назвать языком программирования.

     Изначально, SQL был основным способом работы пользователя с базой данных и позволял выполнять следующий набор операций:

• создание в базе данных новой таблицы;
• добавление в таблицу новых записей;
• изменение записей;
• удаление записей;
• выборка записей из одной или нескольких таблиц (в соответствии с заданным условием);

     а, также, изменение структур таблиц. Со временем, SQL усложнился - обогатился новыми конструкциями, обеспечил возможность описания и управления новыми хранимыми объектами (например, индексы, представления, триггеры и хранимые процедуры) и стал приобретать черты, свойственные языкам программирования.

     При всех своих изменениях, SQL остаётся единственным механизмом связи между  прикладным программным обеспечением и базой данных. В то же время, современные СУБД, а, также, информационные системы, использующие СУБД, предоставляют  пользователю развитые средства визуального  построения запросов.

     Каждое  предложение SQL - это запрос или обращение к базе данных, которое приводит к изменению в базе данных. В соответствии с тем, какие изменения происходят в базе данных, различают следующие типы запросов:

• запросы на создание или изменение в базе данных новых или существующих объектов (при этом в запросе описывается тип и структура создаваемого или изменяемого объекта);
• запросы на получение данных;
• запросы на добавление новых данных (записей)
• запросы на удаление данных;
• обращения к СУБД.

     Основным  объектом хранения реляционной базы данных является таблица, поэтому все SQL-запросы - это операции над таблицами. В соответствии с этим, запросы делятся на:

• запросы, оперирующие самими таблицами (создание и изменение таблиц);
• запросы, оперирующие с отдельными записями (или строками таблиц) или наборами записей.