神奇的 SQL 之温柔的陷阱 → 三值逻辑 与 NULL !

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前言

  开心一刻 

     一个中国小孩参加国外的脱口秀节目,可能性语言不通,于是找了一个翻译。

    主持人问:“Who is your favorite singer ?”

    翻译:”你最喜欢哪个歌手啊 ?”

    小孩兴奋地回答:”Michael Jackson”

    翻译转身对主持人说:”迈克尔-杰克逊”

    主持人看着翻译:"亲戚我们我们我们 说那此 ?"

    电视机前的观众:"我为何一阵一阵蒙?" 

NULL

  NULL 用于表示缺失的值或遗漏的未知数据,也有某种生活具体类型的值。数据表中的 NULL 值表示该值所处的字段为空,值为 NULL 的字段没法 值,尤其要明白的是:NULL 值与 0 可能性空字符串是不同的。

  某种生活 NULL

    这人 说法亲戚亲戚我们我们我们 可能性会固然很奇怪,可能性 SQL 里只所处某种生活 NULL 。然而在讨论 NULL 时,亲戚亲戚我们我们我们 一般还会将它分成某种生活类型来思考:“未知”(unknown)和“不适用”(not applicable,inapplicable)。

    以“谁能谁能告诉我戴墨镜的人眼睛是那此颜色”这人 情況为例,这人 人的眼睛肯定是有颜色的,某些可能性他不摘掉眼镜,别人就谁能谁能告诉我他的眼睛是那此颜色。这就叫作未知。而“谁能谁能告诉我冰箱的眼睛是那此颜色”则属于“不适用”。可能性冰箱根本就没法 眼睛,全都 “眼睛的颜色”这人 属性不要 适用于冰箱。“冰箱的眼睛的颜色”这人 说法和“圆的体积”“男性的分娩次数”一样,也有没法 意义的。平时,亲戚亲戚我们我们我们 习惯了说“谁能谁能告诉我”,某些“谁能谁能告诉我”也分全都 种。“不适用”这人 情況下的 NULL ,在语义上更接近于“无意义”,而也有“不选取”。这里总结一下:“未知”指的是“固然现在谁能谁能告诉我,但添加某些条件后就可不能不能 知道”;而“不适用”指的是“无论为何努力都无法知道”。

    关系模型的伟大的发明家 家 E.F. Codd 最先给出了这人 分类。下图是他对“丢失的信息”的分类

  为那此时需写成“IS NULL”,而也有“= NULL”

    我相信不少人有可是我我的困惑吧,尤其是相信刚学 SQL 的小伙伴。亲戚亲戚我们我们我们 来看个具体的案例,假设亲戚亲戚我们我们我们 有如下表以及数据

DROP TABLE IF EXISTS t_sample_null;
CREATE TABLE t_sample_null (
    id INT(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
    name VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '名称',
    remark VARCHAR(10000) COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT 'NULL样例';

INSERT INTO t_sample_null(name, remark)
VALUES('zhangsan', '张三'),('李四', NULL);

    亲戚亲戚我们我们我们 要查询备注为 NULL 的记录(为 NULL 这人 叫法某种生活是不对的,可是我我亲戚亲戚我们我们我们 日常中可能性叫习惯了,具体往下看),为何查,全都 新手会写出可是我我的 SQL

-- SQL 不报错,但查没法

了结果
SELECT * FROM t_sample_null WHERE remark = NULL;

    执行时不报错,某些查没法 了亲戚亲戚我们我们我们 要我的结果, 这是为那此了 ? 这人 问题亲戚亲戚我们我们我们 先放着,亲戚亲戚我们我们我们 往下看

三值逻辑

  这人 三值逻辑也有三目运算,指的是一个逻辑值,他们可能性有问题了,逻辑值也有可不能不能 否 真(true)和假(false)吗,哪来的第一个? 说这话时亲戚亲戚我们我们我们 时需注意所处的环境,在主流的编程语言中(C、JAVA、Python、JS等)中,逻辑值固然可不能不能 否 2 个,但在 SQL 中却所处第一个逻辑值:unknown。这人阵一阵同类于亲戚亲戚我们我们我们 平时所说的:对、错、谁能谁能告诉我。

  逻辑值 unknown 和作为 NULL 的某种生活的 UNKNOWN (未知)是不同的东西。前者是明确的布尔型的逻辑值,后者既也有值可是我我是变量。为了便于区分,前者采用小写字母 unknown ,后者用大写字母 UNKNOWN 来表示。为了让亲戚亲戚我们我们我们 理解两者的不同,亲戚亲戚我们我们我们 来看一个 x=x 可是我我的简单等式。x 是逻辑值 unknown 时,x=x 被判断为 true ,而 x 是 UNKNOWN 时被判断为 unknown 

-- 这人

是明确的逻辑值的比较
unknown = unknown → true

-- 这人

最少NULL = NULL
UNKNOWN = UNKNOWN → unknown

   三值逻辑的逻辑值表

    NOT

    AND

    OR

    图中深紫色 要素是三值逻辑中独有的运算,这在二值逻辑中是没法 的。其余的 SQL 谓词完正都能由这人个逻辑运算组合而来。从这人 意义上讲,这人 十十几个 逻辑表可不能不能 说是 SQL 的母体(matrix)。

    NOT 励志的话 ,可能性逻辑值表比较简单,全都 很好记;某些对于 AND 和 OR,可能性组合出来的逻辑值较多,全都 完正记住非常困难。为了便于记忆,请注意这人个逻辑值之间有下面可是我我的优先级顺序。

      AND 的情況: false > unknown > true

      OR 的情況: true > unknown > false

    优先级高的逻辑值会决定计算结果。同类 true AND unknown ,可能性 unknown 的优先级更高,全都 结果是 unknown 。而 true OR unknown 励志的话 ,可能性 true 优先级更高,全都 结果是 true 。记住这人 顺序后就能更方便地进行三值逻辑运算了。一阵一阵时需记住的是,当 AND 运算中蕴藏 unknown 时,结果肯定不要 是 true (反之,可能性AND 运算结果为 true ,则参与运算的双方时需都为 true )。

-- 假设 a = 2, b = 5, c = NULL,下列表达式的逻辑值如下

a < b AND b > c  → unknown
a > b OR b < c   → unknown
a < b OR b < c   → true
NOT (b <> c)     → unknown

  “IS NULL” 而非 “= NULL”

    亲戚亲戚我们我们我们 再回到问题:为那此时需写成“IS NULL”,而也有“= NULL”

    对 NULL 使用比较谓词后得到的结果突然 unknown 。而查询结果只会蕴藏 WHERE 子句里的判断结果为 true 的行,不要 蕴藏判断结果为 false 和 unknown 的行。不可是我我等号,对 NULL 使用某些比较谓词,结果可是我我是一样的。全都 无论 remark 是也有 NULL ,比较结果也有 unknown ,没法 永远没法 结果返回。以下的式子还会被判为 unknown

-- 以下的式子还会被判为 unknown
= NULL
> NULL
< NULL
<> NULL
NULL = NULL

    没法 ,为那此对 NULL 使用比较谓词后得到的结果永远可能性性为真呢?这是可能性,NULL 既也有值可是我我是变量。NULL 可是我我一个表示“没法 值”的标记,而比较谓词只适用于值。某些,对不要 值的 NULL 使用比较谓词可是我我可是我我没法 意义的。“列的值为 NULL ”、“NULL 值” 可是我我的说法某种生活可是我我错误的。可能性 NULL也有值,全都 没法 了定义域(domain)中。相反,可能性他们认为 NULL 是值,没法 亲戚亲戚我们我们我们 可不能不能 倒过来想一下:它是那此类型的值?关系数据库中所处的值必然属于某种生活类型,比如字符型或数值型等。全都 ,若果 NULL 是值,没法 它就时需属于某种生活类型。

    NULL 容易被认为是值的愿因一个。第一个是高级编程语言后边,NULL 被定义为了一个常量(全都 语言将其定义为了整数0),这愿因了亲戚亲戚我们我们我们 的混淆。某些,SQL 里的 NULL 和某些编程语言里的 NULL 是完正不同的东西。第四个愿因是,IS NULL 可是我我的谓词是由一个单词构成的,全都 亲戚亲戚我们我们我们 容易把 IS 当作谓词,而把 NULL 当作值。一阵一阵是 SQL 里还有 IS TRUE 、IS FALSE 可是我我的谓词,亲戚亲戚我们我们我们 由此类推,从而可是我我认为可是我我是没法 道理。某些正如讲解标准 SQL 的书里提醒亲戚亲戚我们我们我们 注意的那样,亲戚亲戚我们我们我们 应该把 IS NULL 看作是一个谓词。某些,写成 IS_NULL 可是我我亲戚我们我们我们 说更最少。

温柔的陷阱

  比较谓词和 NULL

    排中律不成立

      排中律指同一个思维过程中,一个相互矛盾的思想可不能不能 同假,必有一真,即“要么A要么非A”

      假设亲戚亲戚我们我们我们 有学生表:t_student

DROP TABLE IF EXISTS t_student;
CREATE TABLE t_student (
    id INT(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
    name VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    remark VARCHAR(10000) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT '学生信息';

INSERT INTO t_student(name, age)
VALUE('zhangsan', 25),('wangwu', 1000),('bruce', 32),('yzb', NULL),('boss', 18);

SELECT * FROM t_student;
View Code

      表中数据 yzb 的 age 是 NULL,也可是我我说 yzb 的年龄未知。在现实世界里,yzb 是 20 岁,可能性也有 20 岁,二者必居其一,这毫无问题是一个真命题。没法 在 SQL 的世界里了,排中律还适用吗? 亲戚亲戚我们我们我们 来看一个 SQL 

SELECT * FROM t_student
WHERE age = 20 OR age <> 20;

      咋一看,这不可是我我查询表中完正记录吗? 亲戚亲戚我们我们我们 来看下实际结果

      yzb 没查出来,这是为那此了?亲戚亲戚我们我们我们 来分析下,yzb 的 age 是 NULL,没法 这条记录的判断步骤如下

-- 1. 约翰年龄是 NULL (未知的 NULL !)
SELECT *
FROM t_student
WHERE age = NULL
OR age <> NULL;

-- 2. 对 NULL 使用比较谓词后,结果为unknown
SELECT *
FROM t_student
WHERE unknown
OR unknown;

-- 3.unknown OR unknown 的结果是unknown (参考三值逻辑的逻辑值表)
SELECT *
FROM t_student
WHERE unknown;

      SQL 励志的话 的查询结果可不能不能 否否 判断结果为 true 的行。要想让 yzb 出现在结果里,时需添加下面可是我我的 “第 3 个条件”

-- 添加 3 个条件:年龄是20 岁,可能性也有20 岁,可能性年龄未知
SELECT * FROM t_student
WHERE age = 20 
    OR age <> 20
    OR age IS NULL;

    CASE 表达式和 NULL

      简单 CASE 表达式如下

CASE col_1
    WHEN = 1 THEN 'o'
    WHEN NULL THEN 'x'
END

      这人 CASE 表达式一定不要 返回 ×。这是可能性,第四个 WHEN 子句是 col_1 = NULL 的缩写形式。正如亲戚亲戚我们我们我们 所知,这人 式子的逻辑值永远是 unknown ,某些 CASE 表达式的判断措施与 WHERE 子句一样,只认可逻辑值为 true 的条件。正确的写法是像下面可是我我使用搜索 CASE 表达式

CASE WHEN col_1 = 1 THEN 'o'
    WHEN col_1 IS NULL THEN 'x'
END

  NOT IN 和 NOT EXISTS 也有等价的

    亲戚亲戚我们我们我们 在对 SQL 励志的话 进行性能优化时,突然用到的一个技巧是将 IN 改写成 EXISTS ,这是等价改写,并没法 那此问题。某些,将 NOT IN 改写成 NOT EXISTS 时,结果不要 一样。

    亲戚亲戚我们我们我们 来看个例子,亲戚亲戚我们我们我们 有如下两张表:t_student_A 和 t_student_B,分别表示 A 班学生与 B 班学生 

DROP TABLE IF EXISTS t_student_A;
CREATE TABLE t_student_A (
    id INT(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
    name VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    city VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '城市',
    remark VARCHAR(10000) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT '学生信息';

INSERT INTO t_student_A(name, age, city)
VALUE
('zhangsan', 25,'深圳市'),('wangwu', 1000, '广州市'),
('bruce', 32, '北京市'),('yzb', NULL, '深圳市'),
('boss', 43, '深圳市');

DROP TABLE IF EXISTS t_student_B;
CREATE TABLE t_student_B (
    id INT(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增主键',
    name VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    city VARCHAR(1000) NOT NULL COMMENT '城市',
    remark VARCHAR(10000) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT '学生信息';

INSERT INTO t_student_B(name, age, city)
VALUE
('马化腾', 45, '深圳市'),('马三', 25, '深圳市'),
('马云', 43, '杭州市'),('李彦宏', 41, '深圳市'),
('年轻人', 25, '深圳市');

SELECT * FROM t_student_A;
SELECT * FROM t_student_B;
View Code

    需求:查询与 A  班住在深圳的学生年龄不同的 B 班学生,也可是我我查询出 :马化腾 和 李彦宏,这人 SQL 该怎么可不能不能写,像可是我我?

-- 查询与 A  班住在深圳的学生年龄不同的 B 班学生 ?
SELECT * FROM t_student_B
WHERE age NOT IN (
    SELECT age FROM t_student_A 
    WHERE city = '深圳市'
);

    亲戚亲戚我们我们我们 来看下执行结果

    亲戚亲戚我们我们我们 发现结果是空,查询可不能不能 任何数据,这是为那此了 ?这里 NULL 又现在开始作怪了,亲戚亲戚我们我们我们 一步一步来看看究竟所处了那此

    可不能不能 看出,在进行了一系列的转换后,没法 二根记录在 WHERE 子句里被判断为 true 。也可是我我说,可能性 NOT IN 子查询中用到的表里被选取的列中所处 NULL ,则 SQL 励志的话 整体的查询结果永远是空。这是很可怕的问题!

    为了得到正确的结果,亲戚亲戚我们我们我们 时需使用 EXISTS 谓词

-- 正确的SQL 励志的话

:马化腾和李彦宏将被查询到
SELECT * FROM t_student_B B
WHERE NOT EXISTS ( 
    SELECT * FROM t_student_A A
    WHERE B.age = A.age
    AND A.city = '深圳市' 
);

    执行结果如下

    同样地,亲戚亲戚我们我们我们 再来一步一步地看看这段 SQL 是怎么可不能不能处理年龄为 NULL 的行的

    也可是我我说,yzb 被作为 “与任何人的年龄也有同的人” 来处理了。EXISTS 只会返回 true 可能性false,永远不要 返回 unknown。某些也有了 IN 和 EXISTS 可不能不能 互相替换使用,而 NOT IN和 NOT EXISTS 却可不能不能 能互相替换的混乱问题。

  还有某些某些的陷阱,比如:限定谓词和 NULL、限定谓词和极值函数也有等价的、聚合函数和 NULL 等等。

总结

  1、NULL 用于表示缺失的值或遗漏的未知数据,也有某种生活具体类型的值,可不能不能 对其使用谓词

  2、对 NULL 使用谓词后的结果是 unknown,unknown 参与到逻辑运算时,SQL 的运行会和预想的不一样

  3、 IS NULL 整个是一个谓词,而也有:IS 是谓词,NULL 是值;同类的还有 IS TRUE、IS FALSE

  4、要想处理 NULL 带来的各种问题,最佳措施应该是往表里添加 NOT NULL 约束来尽力排除 NULL

    我的项目蕴藏个硬性规定:所有字段时需是 NOT NULL,建表的日后就添加此约束

参考

  《SQL进阶教程》