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 

     有五个多中国小孩参加国外的脱口秀节目,可能性语言不通,于是找了有五个多翻译。

    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:"也许那此 ?"

    电视机前的观众:"我为什么么很糙蒙?" 

NULL

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

  某种 NULL

    许多说法大伙可能性会随便说说很奇怪,可能性 SQL 里只所处某种 NULL 。然而在讨论 NULL 时,大伙一般后会将它分成某种类型来思考:“未知”(unknown)和“不适用”(not applicable,inapplicable)。

    以“问你戴墨镜的人眼睛是那此颜色”许多情况为例,人们的眼睛肯定是有颜色的,因此 可能性他不摘掉眼镜,别人就问你他的眼睛是那此颜色。这就叫作未知。而“问你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有眼睛,好多好多 “眼睛的颜色”许多属性暂且适用于冰箱。“冰箱的眼睛的颜色”许多说法和“圆的体积”“男性的分娩次数”一样,完整篇 后会没有意义的。平时,大伙习惯了说“问你”,因此 “问你”也分好多好多 种。“不适用”许多情况下的 NULL ,在语义上更接近于“无意义”,而完整篇 后会“不选折 ”。这里总结一下:“未知”指的是“随便说说现在问你,但加进许多条件后就都能能 知道”;而“不适用”指的是“无论为什么么努力都无法知道”。

    关系模型的创造发明人人 E.F. Codd 最先给出了许多分类。下图是他对“丢失的信息”的分类

  为那此前要写成“IS NULL”,而完整篇 后会“= NULL”

    我相信不少人有五个多多多的困惑吧,尤其是相信刚学 SQL 的小伙伴。大伙来看个具体的案例,假设大伙有如下表以及数据

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(80) NOT NULL COMMENT '名称',
    remark VARCHAR(800) COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT 'NULL样例';

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

    大伙要查询备注为 NULL 的记录(为 NULL 许多叫法某种是不对的,本来 大伙日常中可能性叫习惯了,具体往下看),为什么么查,好多好多 新手会写出有五个多多的 SQL

-- SQL 不报错,但查没有了结果
SELECT * FROM t_sample_null WHERE remark = NULL;

    执行时不报错,因此 查没有了大伙我应该 的结果, 这是为那此了 ? 许多问題大伙先放着,大伙往下看

三值逻辑

  许多三值逻辑完整篇 后会三目运算,指的是有五个多逻辑值,人们可能性有问題了,逻辑值完整篇 后会都能能 真(true)和假(false)吗,哪来的第有五个多? 说这话时大伙前要注意所处的环境,在主流的编程语言中(C、JAVA、Python、JS等)中,逻辑值随便说说都能能 2 个,但在 SQL 中却所处第有五个多逻辑值:unknown。这很糙累似 大伙平时所说的:对、错、问你。

  逻辑值 unknown 和作为 NULL 的某种的 UNKNOWN (未知)是不同的东西。前者是明确的布尔型的逻辑值,后者既完整篇 后会值也完整篇 后会变量。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。为了让大伙理解两者的不同,大伙来看有五个多 x=x 有五个多多的简单等式。x 是逻辑值 unknown 时,x=x 被判断为 true ,而 x 是 UNKNOWN 时被判断为 unknown 

-- 许多是明确的逻辑值的比较
unknown = unknown → true

-- 许多为宜

NULL = NULL
UNKNOWN = UNKNOWN → unknown

   三值逻辑的逻辑值表

    NOT

    AND

    OR

    图中浅紫色主次是三值逻辑中独有的运算,这在二值逻辑中是没有的。其余的 SQL 谓词完整篇 都能由这有五个多逻辑运算组合而来。从许多意义上讲,许多2个逻辑表都能能 说是 SQL 的母体(matrix)。

    NOT 得话,可能性逻辑值表比较简单,好多好多 很好记;因此 对于 AND 和 OR,可能性组合出来的逻辑值较多,好多好多 完整篇 记住非常困难。为了便于记忆,请注意这有五个多逻辑值之间有下面有五个多多的优先级顺序。

      AND 的情况: false > unknown > true

      OR 的情况: true > unknown > false

    优先级高的逻辑值会决定计算结果。累似 true AND unknown ,可能性 unknown 的优先级更高,好多好多 结果是 unknown 。而 true OR unknown 得话,可能性 true 优先级更高,好多好多 结果是 true 。记住许多顺序后就能更方便地进行三值逻辑运算了。很糙前要记住的是,当 AND 运算含高有 unknown 时,结果肯定不需本来 true (反之,可能性AND 运算结果为 true ,则参与运算的双方前要都为 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”

    大伙再回到问題:为那此前要写成“IS NULL”,而完整篇 后会“= NULL”

    对 NULL 使用比较谓词后得到的结果有五个劲 unknown 。而查询结果只会含高 WHERE 子句里的判断结果为 true 的行,不需要含高判断结果为 false 和 unknown 的行。不本来 等号,对 NULL 使用许多比较谓词,结果也完整篇 后会一样的。好多好多 无论 remark 是完整篇 后会 NULL ,比较结果完整篇 后会 unknown ,没有永远没有结果返回。以下的式子后会被判为 unknown

-- 以下的式子后会被判为 unknown
= NULL
> NULL
< NULL
<> NULL
NULL = NULL

    没有,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 既完整篇 后会值也完整篇 后会变量。NULL 本来 有五个多表示“没有值”的标记,而比较谓词只适用于值。因此 ,对暂且值的 NULL 使用比较谓词有五个多多本来 没有意义的。“列的值为 NULL ”、“NULL 值” 有五个多多的说法某种本来 错误的。可能性 NULL完整篇 后会值,好多好多 没有了定义域(domain)中。相反,可能性人们认为 NULL 是值,没有大伙都能能 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类型,比如字符型或数值型等。好多好多 ,倘若 NULL 是值,没有它就前要属于某种类型。

    NULL 容易被认为是值的原应有有五个多。第有五个多是高级编程语言里边,NULL 被定义为了有五个多常量(好多好多 语言将其定义为了整数0),这原应了大伙的混淆。因此 ,SQL 里的 NULL 和许多编程语言里的 NULL 是完整篇 不同的东西。第五个原应是,IS NULL 有五个多多的谓词是由有五个多单词构成的,好多好多 大伙容易把 IS 当作谓词,而把 NULL 当作值。很糙是 SQL 里还有 IS TRUE 、IS FALSE 有五个多多的谓词,大伙由此类推,从而有五个多多认为也完整篇 后会没有道理。因此 正如讲解标准 SQL 的书里提醒大伙注意的那样,大伙应该把 IS NULL 看作是有五个多谓词。因此 ,写成 IS_NULL 有五个多多也许更为宜 。

温柔的陷阱

  比较谓词和 NULL

    排中律不成立

      排中律指同有五个多思维过程中,有五个多相互矛盾的思想都能能 同假,必有一真,即“要么A要么非A”

      假设大伙有学生表: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(80) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    remark VARCHAR(800) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '备注',
    primary key(id)
) COMMENT '学生信息';

INSERT INTO t_student(name, age)
VALUE('zhangsan', 25),('wangwu', 80),('bruce', 32),('yzb', NULL),('boss', 18);

SELECT * FROM t_student;
View Code

      表中数据 yzb 的 age 是 NULL,也本来 说 yzb 的年龄未知。在现实世界里,yzb 是 20 岁,可能性完整篇 后会 20 岁,二者必居其一,这毫无问題是有五个多真命题。没有在 SQL 的世界里了,排中律还适用吗? 大伙来看有五个多 SQL 

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

      咋一看,这不本来 查询表中完整篇 记录吗? 大伙来看下实际结果

      yzb 没查出来,这是为那此了?大伙来分析下,yzb 的 age 是 NULL,没有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 得话的查询结果里都能能 判断结果为 true 的行。要想让 yzb 出现在结果里,前要加进下面有五个多多的 “第 3 个条件”

-- 加进 3 个条件:年龄是20 岁,可能性完整篇

后会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

      许多 CASE 表达式一定不需要返回 ×。这是可能性,第五个 WHEN 子句是 col_1 = NULL 的缩写形式。正如大伙所知,许多式子的逻辑值永远是 unknown ,因此 CASE 表达式的判断土法律法律依据与 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有五个多多使用搜索 CASE 表达式

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

  NOT IN 和 NOT EXISTS 完整篇 后会等价的

    大伙在对 SQL 得话进行性能优化时,有五个劲用到的有五个多技巧是将 IN 改写成 EXISTS ,这是等价改写,并没有那此问題。因此 ,将 NOT IN 改写成 NOT EXISTS 时,结果暂且一样。

    大伙来看个例子,大伙有如下两张表: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(80) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    city VARCHAR(80) NOT NULL COMMENT '城市',
    remark VARCHAR(800) 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', 80, '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(80) NOT NULL COMMENT '名称',
    age INT(3) COMMENT '年龄',
    city VARCHAR(80) NOT NULL COMMENT '城市',
    remark VARCHAR(800) 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,也本来 查询出 :马化腾 和 李彦宏,许多 SQL 该何如写,像有五个多多?

-- 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'
);

    大伙来看下执行结果

    大伙发现结果是空,查询都能能 任何数据,这是为那此了 ?这里 NULL 又开始英文英文作怪了,大伙一步一步来看看究竟所处了那此

    都能能 看出,在进行了一系列的转换后,没有一根绳子 记录在 WHERE 子句里被判断为 true 。也本来 说,可能性 NOT IN 子查询中用到的表里被选折 的列中所处 NULL ,则 SQL 得话整体的查询结果永远是空。这是很可怕的问題!

    为了得到正确的结果,大伙前要使用 EXISTS 谓词

-- 正确的SQL 得话: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,大伙再来一步一步地看看这段 SQL 是何如正确处理年龄为 NULL 的行的

    也本来 说,yzb 被作为 “与任何人的年龄完整篇 后会同的人” 来正确处理了。EXISTS 只会返回 true 可能性false,永远不需要返回 unknown。因此 完整篇 后会了 IN 和 EXISTS 都能能 互相替换使用,而 NOT IN和 NOT EXISTS 却不都能能 互相替换的混乱问題。

  还有许多许多的陷阱,比如:限定谓词和 NULL、限定谓词和极值函数完整篇 后会等价的、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,完整篇 后会某种具体类型的值,都能能 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 整个是有五个多谓词,而完整篇 后会:IS 是谓词,NULL 是值;累似 的还有 IS TRUE、IS FALSE

  4、要想正确处理 NULL 带来的各种问題,最佳土法律法律依据应该是往表里加进 NOT NULL 约束来尽力排除 NULL

    我的项目含高个硬性规定:所有字段前本来 NOT NULL,建表的后后就加进此约束

参考

  《SQL进阶教程》

navicat

  https://gitee.com/youzhibing/tools/blob/master/NavicatforMySQL.rar