SQL技巧：表关联及优化

在步入主题之前我们先了解一下数据库的“实体”和“关系”。在数据库中，我们经常听到“实体”和“关系”的概念，这分别来自于实体-关系模型（ER模型）的两个基本要素。为了帮助大家更好地理解它们，将详细地介绍“实体”和“关系”。

实体(Entity)

在数据库中，实体是由一组属性（Attributes）定义的可区分对象，代表现实世界之中存在或概念上存在、并可以被清楚定义和区分的东西。一个实体的每个属性都包含一个数据值。

举个例子，假如你正在建立一个关于学生信息的数据库，那么”学生”就是系统中的一个实体类型。“学生编号”，“姓名”，“地址”，“年龄”等就是此实体的属性。当你填充了具体的学生数据时, 每一个学生就是一个实体实例。

关系（Relationship）

在数据库中，关系描述了实体之间的交互方式。关系可能是一对一（1:1）、一对多（1:M）、多对一（M:1）以及多对多（M:N）等这样的互动模式。

让我们以简单的例子来理解这几种关系：

一对一（1:1）：比如一个人只能拥有一个身份证，一个身份证也只能对应一个人。
一对多（1:M）：一个母亲可以有多个孩子，但每个孩子只有一个母亲。
多对一（M:1）：许多学生可能来自同一个城市，这是一个学生（多）对城市（一）的关系。
多对多（M:N）：一个学生可以选修多门课程，同时一门课程也可以被多个学生选修。

在实际数据库设计中，每类型的关系都构筑数据之间的桥梁，承载着业务逻辑和需求，并为我们存取、处理和分析数据提供了便利。比如在学校系统中，“学生” 和 “课程” 就可能存在一个多对多的关系，在解决这样的复杂需求时，我们常常会引入第三个“关联表”。

理解实体和关系帮助我们在设计和操作数据库时保持清晰的思路。它们是创建有效、易于管理并能满足用户需求的数据库框架的基础。

此外，在将实体关系模型转换为具体的数据库模型时，实体通常被转换为数据库表, 实体的属性则转为表里的字段，而关系则通过主键（Primary Key）与外键（Foreign Key）的指定来实现。

例如，如果我们有一个 “学生” 实体和一个 “课程” 实体，它们之间存在多对多的关系，那么我们可以通过主键和外键的方式建立一个新的 “学生选课记录” 表。这个表会包含 “学生ID” 和 “课程ID” 这两个字段，并且这两个字段都分别是 “学生” 表和 “课程” 表的主键，但在 “学生选课记录” 表中成为了外键。

如图所示：

通过以上讲述，我们可以看出实体和关系在组织和操纵数据方面起到了重要作用。它们不仅使得数据更加方便地得以存储和操纵，另一方面也能够形象直观地描述出数据元素之间的联系，为数据的综合利用提供了可能。

理解实体和关系在数据库设计、和日常使用中都是重要的一环。所以，当我们再次遇到这些概念时，知道它们如何以及为何被使用将使我们受益匪浅。接下来，开启我们今天讲解的重点“表关联”。

此外，我们还将探讨如何优化这些关联，以便在保证查询质量的同时提高运行效率。

1. 数据库表关联的类型

当我们在使用数据库时，表间关联是必不可少的操作，它可以帮助我们从多个分散的数据库表中获取整合后的信息。SQL主要有三种形式的表连接：内连接、外连接和自连接。还有一种特殊的链接交叉连接。

1.1 内连接（INNER JOIN）:

内连接是最常见的一种数据表查询方式，也是最容易理解的类型。正如其名字所示，它只返回那些在两个表中都有匹配的行。

SELECT 
    Table_Course.CourseID
  , Table_Course_Student.CourseID
FROM dw.Table_Course
INNER JOIN dw.Table_Course_Student
ON
 Table_Course.CourseID = Table_Course_Student.CourseID
;

1.2 外连接 (OUTER JOIN):

外连接被分为左连接（LEFT JOIN或LEFT OUTER JOIN ）、右连接（RIGHT JOIN 或 RIGHT OUTER JOIN）和全连接（FULL JOIN 或 FULL OUTER JOIN）。左连接返回了左表所有的记录以及右边表中匹配的记录；如果存在左表没有但右表有的记录，结果集中则以 NULL 呈现。右连接和左连接相反。全连接则包含了左表和右表的所有记录，两者中任一不匹配的地方都会以NULL 表现。

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.id 
 ,tcs.courseid 
FROM table_student AS ts
LEFT JOIN table_course_student AS tcs 
ON
ts.studentid = tcs.studentid

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.id 
 ,tcs.courseid 
FROM table_student AS ts
RIGHT JOIN table_course_student AS tcs 
ON
ts.studentid = tcs.studentid

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.id 
 ,tcs.courseid 
FROM table_student AS ts
FULL JOIN table_course_student AS tcs 
ON
ts.studentid = tcs.studentid

1.3 自连接（SELF JOIN）:

自连接是指表与其自身进行的连接，该操作通常需要利用别名来区分同一个表的不同实例。

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.studentid 

FROM table_student AS ts
, table_student AS tcs 
WHERE ts.studentid = tcs.studentid

1.4 交叉连接（CROSS JOIN）也称作笛卡尔积慎用！！！

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.id 
 ,tcs.courseid 
FROM table_student AS ts
CROSS JOIN table_course_student AS tcs

注意：

  1、‘ON’后面的关联条件不仅可以使用‘=’等值连接，还可以使用‘>、>=、<=、<、!>、!<和<>’进行不等值连接。
  2、‘ON’后面的条件和‘WHERE’后面的条件会导致查询结果不一致；

  --条件在WHERE后面
    SELECT 
        ts.studentid 
       ,tcs.id 
       ,tcs.courseid 
    FROM dw.table_student AS ts
    RIGHT JOIN dw.table_course_student AS tcs 
    ON ts.studentid = tcs.studentid 
    WHERE ts.studentid =3
    
    --条件在ON后面
    SELECT 
        ts.studentid 
       ,tcs.id 
       ,tcs.courseid 
    FROM dw.table_student AS ts
    RIGHT JOIN dw.table_course_student AS tcs 
    ON ts.studentid = tcs.studentid 
    AND ts.studentid =3

2. 数据库表关联优化策略

通过以下策略可以进一步提升数据库表关联的性能：

2.1 使用索引:

如果我们经常在某一列上进行查询，则对该列建立索引可以大幅度减少查询所需的时间。这与书籍的目录有些相似，查找特定章节时，通过目录就可以直接跳转到相关页面。

CREATE INDEX idx_studentid 
ON table_student (studentid);

2.2 选择最合适的联结类型:

内连接通常会比外部连接快，因为外部连接需要返回更多的结果。

2.3 减少连接的表数量:

如果理论允许，尽量减少关联查询中涉及到的表数量，可以提高效率。

2.4 按需查询：

不要把所有的列都包括在 SELECT 语句中。只选择需要的列，可以大大提高查询效率。

SELECT 
  ts.studentid 
 ,tcs.studentid 
FROM dw.table_student AS ts
, dw.table_student AS tcs 
WHERE ts.studentid = tcs.studentid 
ORDER BY ts.studentid

这里，我们仅选择了’studentid’ 和 ‘studentid’ 两个字段进行查询。