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今天就跟大家聊聊有关如何理解 SQL 语句的集合运算，可能很多人都不太了解，为了让大家更加了解，丸趣 TV 小编给大家总结了以下内容，希望大家根据这篇文章可以有所收获。
以前总是追求新东西，发现基础才是最重要的，今年主要的目标是精通 SQL 查询和 SQL 性能优化。
概述
主要是对集合运算中并集、交集、差集运算基础的总结。
集合运算包含四种：
1. 并集运算(两种)
2. 交集运算
3. 差集运算
下面是集合运算的思维导图：
为什么使用集合运算
1. 在集合运算中比联接查询和 EXISTS/NOT EXISTS 更方便。
在阅读下面的章节时，我们可以先把环境准备好，以下的 SQL 脚本可以帮助大家创建数据库，创建表，插入数据。
一、集合运算
1. 集合运算
(1)对输入的两个集合或多集进行的运算。
(2)多集：由两个输入的查询生成的可能包含重复记录的中间结果集。
(3)T-SQL 支持三种集合运算：并集(UNION)、交集(INTERSECT)、差集(EXCEPT)
2. 语法
集合运算的基本格式：
输入的查询 1
集合运算符
输入的查询 2
[ORDER BY]
3. 要求
(1)输入的查询不能包含 ORDER BY 字句;
(2)可以为整个集合运算结果选择性地增加一个 ORDER BY 字句;
(3)每个单独的查询可以包含所有逻辑查询处理阶段(处理控制排列顺序的 ORDER BY 字句);
(4)两个查询 必须包含相同的列数;
(5)相应列必须具有兼容的数据类型。兼容个的数据类型：优先级较低的数据类型必须能隐式地转换为较高级的数据类型。比如输入的查询 1 的 *** 列为 int 类型，输入的查询 2 的 *** 列为 float 类型，则较低的数据类型 int 类型可以隐式地转换为较高级 float 类型。如果输入的查询 1 的 *** 列为 char 类型，输入的查询 2 的 *** 列为 datetime 类型，则会提示转换失败：从字符串转换日期和 / 或时间时，转换失败;
(6)集合运算结果中列名由输入的查询 1 决定，如果要为结果分配结果列，应该在输入的查询 1 中分配相应的别名;
(7)集合运算时，对行进行进行比较时，集合运算认为两个 NULL 相等;
(8)UNION 支持 DISTINCT 和 ALL。不能显示指定 DISTINCT 字句，如果不指定 ALL，则默认使用 DISTINCT;
(9)INTERSET 和 EXCEPT 默认使用 DISTINCT，不支持 ALL。
二、UNION(并集)集合运算
1. 并集的文氏图
并集：两个集合的并集是一个包含集合 A 和 B 中所有元素的集合。
图中阴影区域代表集合 A 与集合 B 的并集
2.UNION ALL 集合运算
(1)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，则 Query1 UNION ALL Query2 返回 (m+n) 行;
(2)UNION ALL 不会删除重复行，所以它的结果就是多集，而不是真正的集合;
(3)相同的行在结果中可能出现多次。
3.UNION DISTINCT 集合运算
(1)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，Query1 和 Query2 有相同的 h 行，则 Query1 UNION Query2 返回 (m+n-h) 行;
(2)UNION 会删除重复行，所以它的结果就是集合;
(3)相同的行在结果中只出现一次。
(4)不能显示指定 DISTINCT 字句，如果不指定 ALL，则默认使用 DISTINCT。
(5)当 Query1 与 Query2 比较某行记录是否相等时，会认为取值为 NULL 的列是相等的列。
三、INTERSECT(交集)集合运算
1. 交集的文氏图
交集：两个集合 (记为集合 A 和集合 B) 的交集是由既属于 A，也属于 B 的所有元素组成的集合。
图中阴影区域代表集合 A 与集合 B 的交集
2.INTERSECT DISTINCT 集合运算
(1)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，Query1 和 Query2 有相同的 h 行，则 Query1 INTERSECT Query2 返回 h 行;
(2)INTERSECT 集合运算在逻辑上首先删除两个输入多集中的重复行(把多集变为集合)，然后返回只在两个集合中都出现的行;
(3)INTERSECT 会删除重复行，所以它的结果就是集合;
(4)相同的行在结果中只出现一次。
(5)不能显示指定 DISTINCT 字句，如果不指定 ALL，则默认使用 DISTINCT。
(6)当 Query1 与 Query2 比较某行记录是否相等时，会认为取值为 NULL 的列是相等的列。
(7)用内联接或 EXISTS 谓词可以代替 INTERSECT 集合运算，但是必须对 NULL 进行处理，否则这两种方法对 NULL 值进行比较时，比较结果都是 UNKNOWN，这样的行会被过滤掉。
3.INTERSECT ALL 集合运算
(1)ANSI SQL 支持带有 ALL 选项的 INTERSECT 集合运算，但 SQL Server2008 现在还没有实现这种运算。后面会提供一种用于 T -SQL 实现的替代方案;
(2)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，如果行 R 在 Query1 中出现了 x 次，在 Query2 中出现了 y 次，则行 R 应该在 INTERSECT ALL 运算之后出现 minimum(x，y)次。
下面提供用于 T -SQL 实现的 INTERSECT ALL 集合运算：公用表表达式 + 排名函数
结果如下：
其中 UK NULL London 有四个重复行，
在排序函数的 OVER 字句中使用 ORDER BY (SELECT 常量)可以告诉 SQL Server 不必在意行的顺序。
四、EXCEPT(差集)集合运算
1. 差集的文氏图
差集：两个集合 (记为集合 A 和集合 B) 的由属于集合 A，但不属于集合 B 的所有元素组成的集合。
图中阴影区域代表集合 A 与集合 B 的差集
2.EXCEPT DISTINCT 集合运算
(1)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，Query1 和 Query2 有相同的 h 行，则 Query1 INTERSECT Query2 返回 m ndash; h 行, 而 Query2 INTERSECT Query1 返回 n ndash; h 行
(2)EXCEPT 集合运算在逻辑上先删除两个输入多集中的重复行(把多集转变成集合)，然后返回只在 *** 个集合中出现，在第二个集合众不出现所有行。
(3)EXCEPT 会删除重复行，所以它的结果就是集合;
(4)EXCEPT 是不对称的，差集的结果取决于两个查询的前后关系。
(5)相同的行在结果中只出现一次。
(6)不能显示指定 DISTINCT 字句，如果不指定 ALL，则默认使用 DISTINCT。
(7)当 Query1 与 Query2 比较某行记录是否相等时，会认为取值为 NULL 的列是相等的列。
(8)用左外联接或 NOT EXISTS 谓词可以代替 INTERSECT 集合运算，但是必须对 NULL 进行处理，否则这两种方法对 NULL 值进行比较时，比较结果都是 UNKNOWN，这样的行会被过滤掉。
3.EXCEPT ALL 集合运算
(1)ANSI SQL 支持带有 ALL 选项的 EXCEPT 集合运算，但 SQL Server2008 现在还没有实现这种运算。后面会提供一种用于 T -SQL 实现的替代方案;
(2)假设 Query1 返回 m 行，Query2 返回 n 行，如果行 R 在 Query1 中出现了 x 次，在 Query2 中出现了 y 次, 且 x y，则行 R 应该在 EXCEPT ALL 运算之后出现 x ndash; y 次。
下面提供用于 T -SQL 实现的 EXCEPT ALL 集合运算：公用表表达式 + 排名函数
WITH INTERSECT_ALL AS ( SELECT ROW_NUMBER() OVER ( PARTITION BY country, region, city ORDER BY ( SELECT 0 ) ) AS rownum , country , region , city FROM HR.Employees EXCEPT SELECT ROW_NUMBER() OVER ( PARTITION BY country, region, city ORDER BY ( SELECT 0 ) ) AS rownum , country , region , city FROM Sales.Customers ) SELECT country , region , city FROM INTERSECT_ALL结果如下：
五、集合运算的优先级
1.INTERSECT UNION=EXCEPT
2. 首先计算 INTERSECT, 然后从左到右的出现顺序依次处理优先级的相同的运算。
3. 可以使用圆括号控制集合运算的优先级，它具有 *** 的优先级。
六、特殊处理
1. 只有 ORDER BY 能够直接应用于集合运算的结果;
2. 其他阶段如表运算符、WHERE、GROUP BY、HAVING 等，不支持直接应用于集合运算的结果，这个时候可以使用表表达式来避开这一限制。如根据包含集合运算的查询定义个表表达式，然后在外部查询中对表表达式应用任何需要的逻辑查询处理;
3.ORDER BY 字句不能直接应用于集合运算中的单个查询，这个时候可以 TOP+ORDER BY 字句 + 表表达式来避开这一限制。如定义一个基于该 TOP 查询的表表达式，然后通过一个使用这个表表达式的外部查询参与集合运算。
七、练习题
1. 写一个查询，返回在 2008 年 1 月有订单活动，而在 2008 年 2 月没有订单活动的客户和雇员。
期望结果：
方案一：EXCEPT
(1)先用查询 1 查询出 2008 年 1 月份有订单活动的客户和雇员
(2)用查询 2 查询 2008 年 2 月份客户的订单活动的客户和雇员
(3)用差集运算符查询 2008 年 1 月有订单活动而 2008 年 2 月没有订单活动的客户和雇员
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate方案二：NOT EXISTS
必须保证 custid，empid 不能为 null，才能用 NOT EXISTS 进行查询，如果 custid 或 empid 其中有 null 值存在，则不能用 NOT EXISTS 进行查询，因为比较 NULL 值的结果是 UNKNOWN，这样的行用 NOT EXISTS 查询返回的子查询的行会被过滤掉，所以 *** 的外查询会多出 NULL 值的行，*** 查询结果中会多出 NULL 值的行。
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders AS O1 WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate如果我往 Sales.Orders 表中插入两行数据：
插入 cutid=NULL,empid=1,orderdate= lsquo;20080101 rsquo;
INSERT INTO [TSQLFundamentals2008].[Sales].[Orders] ( [custid] , [empid] , [orderdate] , [requireddate] , [shippeddate] , [shipperid] , [freight] , [shipname] , [shipaddress] , [shipcity] , [shipregion] , [shippostalcode] , [shipcountry] ) VALUES ( NULL , 1 , 20080101 , 20080101 , 20080101 , 1 , 1 , A , 20080101 , A , A , A , A ) GO插入 cutid=NULL,empid=1,orderdate= lsquo;20080201 rsquo;
INSERT INTO [TSQLFundamentals2008].[Sales].[Orders] ( [custid] , [empid] , [orderdate] , [requireddate] , [shippeddate] , [shipperid] , [freight] , [shipname] , [shipaddress] , [shipcity] , [shipregion] , [shippostalcode] , [shipcountry] ) VALUES ( NULL , 1 , 20080201 , 20080101 , 20080101 , 1 , 1 , A , 20080101 , A , A , A , A ) GO用方案一查询出来结果为 50 行，会把 cutid=NULL,empid= 1 的行过滤掉
用方案二查询出来结果为 51 行，不会把 cutid=NULL,empid= 1 的行过滤掉
用下面的方案可以解决上面的问题，需要处理 cutid=NULL, 或者 empid=null 的情况。返回 50 行
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders AS O1 WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate2. 写一个查询，返回在 2008 年 1 月和在 2008 年 2 月都有订单活动的客户和雇员。
期望结果：
方案一：INTERSECT
(1)先用查询 1 查询出 2008 年 1 月份有订单活动的客户和雇员
(2)用查询 2 查询 2008 年 2 月份客户的订单活动的客户和雇员
(3)用交集运算符查询 2008 年 1 月和 2008 年 2 月都有订单活动的客户和雇员
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate方案二：EXISTS
必须保证 custid，empid 不能为 null，才能用 EXISTS 进行查询，如果 custid 或 empid 其中有 null 值存在，则不能用 EXISTS 进行查询，因为比较 NULL 值的结果是 UNKNOWN，这样的行用 EXISTS 查询返回的子查询的行会被过滤掉，所以 *** 的外查询会少 NULL 值的行，*** 查询结果中会少 NULL 值的行。
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders AS O1 WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate如果我往 Sales.Orders 表中插入两行数据：
插入 cutid=NULL,empid=1,orderdate= rsquo;20080101 prime;
插入 cutid=NULL,empid=1,orderdate= rsquo;20080201 prime;
用方案一查询出来结果为 6 行，不会把 cutid=NULL,empid= 1 的行过滤掉
用方案二查询出来结果为 5 行，会把 cutid=NULL,empid= 1 的行过滤掉
用下面的方案可以解决上面的问题，需要处理 cutid=NULL, 或者 empid=null 的情况。返回 6 行。
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders AS O1 WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate3. 写一个查询，返回在 2008 年 1 月和在 2008 年 2 月都有订单活动，而在 2007 年没有订单活动的客户和雇员
期望结果：
方案一：INTERSECT + EXCEPT
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate方案二：EXISTS + NOT EXISTS
SELECT custid , empid FROM Sales.Orders AS O1 WHERE orderdate = 20080101 AND orderdate = 20080201 AND orderdate看完上述内容，你们对如何理解 SQL 语句的集合运算有进一步的了解吗？如果还想了解更多知识或者相关内容，请关注丸趣 TV 行业资讯频道，感谢大家的支持。
