Структура языка SQL

Содержание

Введение

1. Краткая история языка SQL

2. Структура языка SQL

3. Типы данных языка SQL

Заключение

Глоссарий

Список использованных источников

Приложение

Введение

Язык SQL (Structured Query Language) относится к языку структурированных запросов. Он также является универсальным компьютерным языком используемым для создания, изменения и управления данными в реляционных базах данных. Не смотря на имеющиеся заблуждения язык SQL является информационно-логическим, а не языком программирования.

Большое количество особенностей SQL, начиная с ранних версий противоречили принципам реляционной модели, основанной Эдгаром Коддом. Вместе с тем спецификация этого языка считается законченной спецификацией модели данных, играющей сегодня роль двойника реляционной модели. На данный момент SQL называют "свободным языком". Интерфейсы на основе SQL поддерживаются практически всеми основными СУБД, причем далеко не все изначально задумывались как реляционные системы (см. приложение А, рисунок 1), и, скорее всего, такое положение вещей не изменится.

Если для рассмотрения отдельно брать сам SQL, то его нельзя считать ни СУБД, ни самостоятельным программным продуктом. Невозможно сходить в магазин и "приобрести SQL". SQL - это обязательная часть СУБД, инструмент организации связи между СУБД и пользователем.

Ядро базы данных является основой СУБД, оно несет ответственность за физическую запись на диск и структурирование данных, а также за физическое считывание данных с диска. Помимо всего этого, оно получает запросы от других составляющих СУБД (а именно генератор форм, генератор отчетов), от пользовательских программ и других вычислительных систем. SQL реализует множество разнообразных функций: интерактивность запросов. Пользователи добавляют операторы SQL в интерактивные программы, предусматривающие чтение и отображение данных на экране.

Программирование баз данных. Для связи с базой данных программисты пишут в своих приложениях команды SQL, Такая функция применяется и в программах, созданных пользователями и в служебных программах (инструменты вода данных и генераторы отчетов).

Администрирование баз данных. В этом случае SQL используется администратором базы данных для установления структуры базы данных и управления доступом к данным.

Создание приложений с архитектурой клиент-сервер. SQL применяется для установления связи посредством локальной сети с сервером базы данных, который содержит совместно используемые данные. Приложения с такой архитектурой способствуют значительному снижению сетевого трафика и увеличению производительности как рабочих станций, так и серверов.

SQL - язык распределенных баз данных. SQL позволяет распределять данные между несколькими смежными вычислительными системами. Программы каждой из систем связываются между собой через SQL, отправляя им запросы на доступ к данным.

Итак, SQL стал мощным и полезным инструментом для людей, программ и вычислительных систем в сфере доступа к информации, находящейся в реляционных базах данных.

1. Краткая история языка SQL

Язык SQL, предназначавшийся для управления базами данных, был создан в середине 70-х годов компанией IBM по проекту пробной реляционной СУБД System-R. Первоначально этот язык носил название SEQUEL (Structured English Query Language), что не полностью объясняло сущность языка. Естественно, язык был в большей степени направлен на удобную и несложную интерпретацию запросов к реляционным базам данных, но на самом деле, он практически с самого начала стал полным языком баз данных, имеющим кроме инструментов формулирования запросов и управления базами данных следующие возможности:

средства определения и управления структурой БД.

средства определения ограничений и единства триггеров,

средства определения представлений БД,

средства определения схем физического уровня, отвечающих за точное выполнение запросов,

средства разрешения доступа к таблицам и их полям,

средства установки точек сохранения транзакций, обеспечения фиксации и откатов транзакций.

В языке не было инструментов для синхронизации доступа к объектам БД от параллельно выполняемых транзакций, то есть подразумевалось, что требуемую синхронизацию обеспечит СУБД.

На данный момент язык SQL используется всеми коммерческими реляционными СУБД и практически всеми СУБД, изначально не предполагавшими реляционный подход.

Ближе всех к System-R находились две системы компании IBM - это SQL/DS и DB2. Создатели этих систем применяли опыт проекта System-R, а SQL/DS полностью базировалась на программном коде System-R. Поэтому существует достаточное сходство диалектов SQL, выполненных в этих системах, с SQL System-R. Из SQL System-R были убраны только те элементы, которые были слабо проработаны или исполнение которых влекла за собой очень большие технические проблемы (триггеры и ограничения целостности). Можно считать этот путь движением сверху вниз.

В системах Oracle, Informix и Sysbase использовался иной подход. Несмотря на отличающиеся технологии разработки систем, исполнение SQL всегда происходила "сверху вниз". В начальных версиях данных систем, появившихся на рынке, применялось сокращенное подмножество SQL System-R. В частности, в первоначальном известном выпуске SQL в СУБД Oracle в операторах выборки запрещалось применение вложенных подзапросов и не было возможности формулировки запросов с соединениями нескольких таблиц.

Однако, несмотря на эти недостатки и на довольно слабую производительность СУБД, направленность компаний на содействие разным аппаратным платформам и интерес пользователей в переходе к реляционным БД дали возможность компаниям достигнуть коммерческого успеха и начать улучшение своих продуктов.

Стандартизация языка SQL была начата практически в одно время с возникновением его первых коммерческих релизов. В 1982 году комитету по базам данных Американского национального института стандартов (ANSI) поступил заказ на создание стандартов для языка реляционных БД. В октябре 1985 года был выполнен проект стандарта, который являлся уже не первым стандартом проекта ANSI. Этот стандарт был принят ANSI уже в 1986 году, а через год одобрен Международной организацией по стандартизации (ISO). Данный стандарт решено называть SQL/86/

По некоторым причинам SQL System-R невозможно было использовать в качестве базы стандарта. Основная причина в том, что эта модификация языка не была достаточно проработана. Вторая причина - большие трудности при реализации. Исходя из этого, основой стал диалект языка SQL, сформировавшийся в IBM в начале 1980-х гг. В действительности этот диалект являлся технически проработанным подмножеством SQL System-R.

К концу восьмидесятых годов стандарт SQL/86, был в некоторой степени расширен, а затем был разработан и принят следующий стандарт, носивший название ANSI/ISO SQL/89.

Вероятно, одними из важных достижений этого стандарта стали отчетливая стандартизация синтаксиса и семантики команд выборки информации и управления данными и укрепление средств ограничения целостности БД.

Понимая, что неполнота стандарта SQL на заключающем этапе разработки данного стандарта достаточно существенна, разработчики компаний принялись за работу над стандартом SQL2. Работа над ним тоже велась несколько лет, было реализовано множество проектов стандарта, до тех пор, пока в марте 1992 года не был утвержден заключительный проект стандарта (SQL/92).

В 1995 году новый стандарт был расширен спецификацией уровня вызова (Call-evel Interface - SQL/CLI). SQL/CLI являлся набором спецификаций интерфейсов процедур, позволяющих реализовывать динамически задаваемые команды SQL.

В 1996 году к SQL/92 присоединен еще один компонент - SQL/PSM (Persistent Stored Modules). Главной задачей этой спецификации состояла в стандартизации методов определения и применения хранимых процедур, особым образом написанных программ, состоящих из операторов SQL, находящихся в самой базе данных и способных вызываться приложениями, а затем выполняться внутри СУБД.

В 1999 году принимаются пять основных элементов стандарта SQL 1999. Первый элемент (SQL/Framework) посвящен пояснению концептуальной структуры стандарта. В данной части приведена подробная аннотация последующих четырех элементов и формулируются требования к выпускам, которые претендуют на соответствие стандарту.

Второй элемент (SQL/Fundation) формирует основу стандарта. Внедряется система типов языка, формулируется порядок установления функциональных зависимостей и вероятных ключей, обуславливаются синтаксис и семантика главных операторов SQL:

операторы установления типа БД и управления ей,

операторы управления данными,

операторы управления транзакциями,

операторы управления соединениями с базой данных и т.д.

В третьей части находятся более подробная, чем в SQL/92 спецификация SQL/CLI.

Четвертая часть посвящена спецификации SQL/PSM, синтаксису и семантике языка идентификации хранимых процедур. В пятой части (SQL/Dindings) - описан порядок связывания SQL для стандартных версий языков программирования Cobol, Fortran, PL/1, Pascal, Ada, C, MUMPS.

В конце 2003 года принимается и опубликовывается новая модификация международного стандарта SQL: 2003. Немалое количество экспертов было уверено, что в данном варианте стандарта будут только исправлены неточности SQL 1999. Однако, в SQL: 2003 добавлен ряд новых и значительных качеств.

В настоящее время ход процесса стандартизации языка SQL отображает текущее состояние технологии SQL - ориентированных БД. Основные поставщики (IBM, Oracle, Microsoft) стремятся достаточно быстро подстраиваться под потребности и конъюнктуру рынка и совершенствуют свою продукцию новыми возможностями.

2. Структура языка SQL

Язык SQL стандартов SQL: 2003, SQL: 1999 и даже SQL/92 - это достаточно огромный и сложный язык. Его потенциал практически невозможно сразу постичь и тем более освоить. Исходя из этого, требуется подразделять язык на уровни, или слои, таким образом, что каждый слой языка содержит в себе все конструкции, находящиеся на более низком уровне. В стандарте существует несколько способов разделения языка на уровни. В одной из классификаций он делится на базовый, промежуточный и полный.

Данная классификация направлена в большей степени на фирмы-разработчики СУБД, в которых имеется поддержка SQL. Наличие базового уровня считается непременным условием хоть какого-то соответствия стандарту. Желательно наличие промежуточного уровня, и чаще всего именно этот уровень поддерживается основными компаниями-разработчиками SQL ориентированных СУБД. Также абсолютный уровень языка - это цель, к которой следует стремиться. В настоящей классификации признаком отнесения некоторой возможности языка к какому-нибудь уровню являются оцениваемые разработчиками стандарта SQL технические трудности, связанные с созданием этой возможности. Естественно, такая возможность имеет значение и для программистов приложений баз данных, но лишь для того, чтобы определить действительные возможности конкретной СУБД. Однако, разделение языка SQL на уровни не так важно.

Из всех существующих конструкций языка SQL можно отметить такие конструкции, которые используются при прямом (direct) взаимодействии конечного пользователя с СУБД. На последующем уровне встраиваемого (embedded) SQL язык дополняется конструкциями, которые позволяют применять возможности прямого SQL в приложениях, написанных на популярных языках программирования. На уровне динамического (dynamic) SQL встраиваемый SQL расширяется конструкциями, позволяющими программам обращаться к СУБД с конструкциями прямого SQL, которые образуются во время работы программы.

Важно знать, что данный момент ни одна система полностью не соответствует стандарту SQL. Кроме этого, все диалекты языка имеют возможности не являющиеся стандартными. Исходя из этого, можно решить, что все диалекты - это ответвления одного стандарта SQL. Такое явление создает проблемы при перенесении приложений, созданных для одних СУБД в другие СУБД.

Язык SQL владеет терминами, которые несколько отличаются от терминов реляционной теории, к примеру, вместо "отношений" применяются "таблицы", вместо "кортежей" "строки", вместо "атрибутов" "столбцы".

Стандарт языка SQL в некоторых моментах отходит от реляционной теории, хоть и опирается на нее. К примеру, в отношении реляционной модели не может быть одинаковых кортежей, а таблицы SQL могут содержать идентичные записи. Существуют и иные отличия.

Язык SQL - это реляционно полный язык, поэтому каждый оператор реляционной алгебры в состоянии быть выраженным соответствующим оператором SQL.

3. Типы данных языка SQL

В стандарте SQL1 был описан лишь минимальный набор типов данных, которые можно использовать для представления информации в реляционной базе данных. Они поддерживаются во всех коммерческих СУБД. Стандарт SQL2 добавил в этот список строки переменной длины, значения даты и времени и др. Современные СУБД позволяют обрабатывать данные самых разнообразных типов, среди которых наиболее распространенными являются:

Целые числа. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся данные о ценах, количествах, возрасте сотрудников и т.д. Целочисленные столбцы часто используются также для хранения идентификаторов, таких как идентификатор клиента, служащего или заказа.

Десятичные числа. В столбцах данного типа хранятся числа, имеющие дробную часть, но которые необходимо вычислять точно, например курсы валют и проценты. Кроме того, в таких столбцах часто хранятся денежные величины.

Числа с плавающей запятой. Столбцы этого типа используются для хранения величин, которые можно вычислять приблизительно, например значения весов и расстояний. Числа с плавающей запятой могут представлять больший диапазон значений, чем десятичные числа, однако при вычислениях возможны погрешности округления.

Строки символов постоянной длины. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся имена людей и компаний, адреса и т.п.

Строки символов переменной длины. Столбцы этого типа позволяют хранить строки символов, длина которых изменяется в некотором диапазоне. В стандарте SQL1 были определены только строки постоянной длины, которые проще обрабатывать, но они требуют больше места для хранения.

Денежные величины. Во многих СУБД поддерживается тип данных MONEY или CURRENCY, который обычно хранится в виде десятичного числа или числа с плавающей запятой. Наличие отдельного типа данных для представления денежных величин позволяет правильно форматировать их при выводе на экран.

Дата и время. Поддержка значений даты/времени также широко распространена в различных СУБД, хотя способы ее реализации довольно сильно отличаются друг от друга. Как правило, над значениями этого типа данных можно выполнять различные операции. Стандарт SQL2 включает определение типов данных DATE, TIME, TIMESTAMP и INTERVAL, а также поддержку часовых поясов и возможность указания точности представления времени (например, десятые или сотые доли секунды).

Булевы величины. Некоторые СУБД, например Informix Universal Server, явным образом поддерживают логические значения (TRUE или FALSE), а другие СУБД разрешают выполнять в инструкциях SQL логические операции (сравнение, логическое И/ИЛИ и др.) над данными.

Длинный текст. Многие СУБД поддерживают столбцы, в которых хранятся длинные текстовые строки (обычно длиной до 32000 или 65000 символов, а в некоторых случаях и больше). Это позволяет хранить в базе данных целые документы. Как правило, СУБД запрещает использовать эти столбцы в интерактивных запросах.

Неструктурированные потоки байтов. Современные СУБД позволяют хранить и извлекать неструктурированные потоки байтов переменной длины. Столбцы, имеющие этот тип данных, обычно используются для хранения графических и видеоизображений, исполняемых файлов и других неструктурированных данных.

К примеру, тип данных IMAGE в SQL Server позволяет хранить потоки данных размером до 2 миллиардов байтов.

Азиатские символы. В последнее время все больше поставщиков СУБД стали включать в свои продукты поддержку строк переменной и постоянной длины, содержащих символы азиатских алфавитов. Однако над такими строками, как правило, нельзя выполнять операции поиска и сортировки.

В табл.3.1 перечислены типы данных, определенные в стандарте ANSI/ISO.