Язык QBE (Query-by-example)

9.2.1 Запросы

Приведем пример запроса QBE (таблица 9.2) эквивалентного следующему SQL-запросу:

SELECT deptno FROM dept WHERE dname='SALES'

Можно несколько расширить список команд, но мы сделаем это позже. Что еще можно добавить во второй и последующих строках?

Результат запроса заданного в таблице 9.2 приведен в листинге 9.1.

Строк найдено: 1
Запрос:
	SELECT el.deptno FROM dept el
	WHERE el.dname = 'SALES'
deptno
30

Выведем имена сотрудников, работающих в отделе 20 и получающих больше 2900. Запрос выглядит так — таблица 9.3.

SELECT el.ename 
FROM emp el
WHERE e1.deptno=20 AND e1.sal>2900
		

Обратите внимание на то, что в SQL псевдонимы автоматически проставляются для всех таблиц, используемых в запросе. Это особенность инструмента, но не QBE.

Для упорядочения вывода по возрастанию используется команда "АО.", а для вывода по убыванию "DO.". Это аналоги слов Ascending и Descending из фразы ORDER BY в SQL.

Упоминавшееся при изучении исчисления на доменах условие принадлежности доменного значения кортежу обозначается пользователем за счет помещения значений столбцов в схему таблицы, что учитывает транслятор.

Основное назначение переменных — создание соединений таблиц. С этой целью под списком имен таблиц можно поместить две или более строк, заполненных командами и условиями. Соединение организуется по двум столбцам одной или разных таблиц, в которых проставлены переменные с одинаковыми именами. Рассмотрим пример.

Реализуем соединение таблицы emp с собой и с таблицей dept в запросе: "Найти имена и зарплаты служащих, получающих больше, чем JAMES, и работающих в отделе продаж (SALES)" — рисунок 9.3, таблица 9.4.

SELECT e1.ename,e1.sal 
FROM emp e1,emp e2,dept e3 
WHERE e1.sal>e2.sal 
	AND e1.deptno=e3.deptno
	AND e2.dname='SALES' 
	AND e2.ename='JAMES'
	

Читаем первую строку команд и условий для emp: "Выбрать значения столбцов ename и sal из таблицы emp. Значение в столбце sal использовать для организации соединения. Значение в столбце deptno использовать в другом соединении". Из сравнения с текстом SQL-запроса видно, что первой строке запроса QBE соответствует первый экземпляр таблицы emp с псевдонимом el. Во второй строке для emp указано, что необходимо выбрать из emp строку для Джеймса и оставить в первом результате только строки, в которых значение зарплаты SALES больше, чем у Джеймса. Эта строка запроса QBE соответствует псевдониму e2 запроса SQL. И, наконец, в условии для dept устанавливается, что выбирается только строка отдела продаж. Устанавливается соединение со строками, выбранными из emp, у которых значение в столбце deptno такое же, как в отделе продаж. Для записи соединения использована переменная _SALES_. В запросе SQL этой последней строке соответствует псевдоним e3.

Кстати, порядок записи двух или более строк с командами и условиями для одной таблицы значения не имеет. Это позволяет пользователю вводить текст в том порядке, как он обдумывается. Эквивалентный запрос на языке SQL, соответствующий исходному заданию:

SELECT el.ename, el.sal
FROM emp el, emp e2, dept e3
WHERE e1.sal>
e2.sal AND	— соединения e1 и e2
e1.deptno=e3.deptno AND — соединение e1 и e3
e3.dname='SALES' AND	— условие для e3
e2.ename='JAMES'	— условие для e2

При необходимости распечатки отладочных данных достаточно проставить в нужной строке команды печати и прогнать на исполнение полученную версию.

В записи условия выбора можно работать с текстовыми шаблонами. Для этого часть литерала выделяют знаками подчеркивания в начале, середине или конце слова или предложения. В примере, приведенном ниже, запись A_LLEN_ в столбце ename означает, что ищутся значения, начинающиеся с "A", а _LLEN_ — это переменная с именем LLEN, включающая остальную часть слова. Шаблон _X_PA_Y_, означает слово или предложение, такие, что где-то в них содержатся последовательность букв "PA". Итак, наличие шаблона эквивалентно оператору LIKE в SQL. Это хорошо видно по следующему примеру в таблице 9.5

SELECT e1.ename,e1.deptno 
FROM emp el 
WHERE el.ename LIKE 'A%'

Заметим, что переменные можно поместить в задании запроса в любых столбцах, как пустых, так и содержащих команды. В некоторых реализациях добавление переменной после команды P. обеспечивает вывод всех дублирующих значений, а переменные в столбцах без команды P. запрещают удаление соответствующих колонок в ответе.

Можно использовать отрицание запроса —. У нас отрицание обозначено "~". В следующем примере (таблица 9.6) требуется вывести имена всех сотрудников, не работающих в отделе продаж. Этот же запрос можно переписать с отрицанием условия — таблица 9.7.

Для того, чтобы в таблице-результате можно было иметь в заголовке имена столбцов, отличные от имен в исходных таблицах, в некоторых реализациях QBE создают шаблон результата, записывая в него нужные имена и связывая его с исходной таблицей или с соединением исходных таблиц.

Порядок таблиц и в этом случае несущественен. Объединение условий связками И и ИЛИ осуществляется за счет манипулирования переменными. Пример на применение связки И (таблица 9.8). Вывести имена сотрудников отдела 30 с зарплатой больше 1500, но меньше 3500.

SELECT el.ename, el.sal, el.deptno 
FROM emp el, emp e2, emp e3
WHERE e1.ename=e2.ename 
	AND e1.ename=e3.ename 
	AND e1.sal>1500 
	AND e2.sal<3500 
	AND e3.deptno=30

Обратите внимание на то, что при реализации логической связки И во всех трех строках использовано одно имя переменной _Name_ в одном и том же столбце. Отметим, что условие "=30" можно было перенести в первую строку сократив, тем самым, запрос. Использование разных переменных позволяет включить связку ИЛИ. В качестве примера, выведем имена сотрудников, зарплата которых составляет $10000, $13000 или $16000 (таблица 9.9).

В блоке условий составляющие условия объединяют знаками (И) и |

(ИЛИ).

Для указания столбца, по которому производят группирование в исходном варианте QBE, его подчеркивают двойной чертой. В нашей программе для указания на группирование использована функция G. (таблица 9.10).

В QBE используются многострочные функции аналоги функций SQL и оператор ALL. Это CNT. (аналог COUNT), SUM., AVG., MIN., MAX., а также UN. (уникальный). Функция UN. может быть присоединена к CNT., SUM. или AVG.. Например, CNT. UN. означает подсчет только различающихся значений.

Пример: найти суммы зарплат по всем отделам.

В QBE можно организовывать некоторые запросы в логике второго порядка. Как вы помните, в ней кванторы можно навешивать не только на переменные, но еще и на имена предикатов. А именам предикатов в реализациях реляционных баз соответствуют имена таблиц. В таких запросах можно, например, искать таблицу, в которой имеется какой-нибудь столбец, или искать таблицу, в одном из столбцов которой записан некто по фамилии SMITH и т.п.

Пример запроса в логике предикатов 2-го порядка: Выбрать все имена таблиц схемы:

P._TAB_

Переменная _TAB_ здесь заведомо может быть опущена. Если мы хотим организовать выдачу имен всех столбцов всех таблиц схемы, то команда должна быть записана так: P._TAB_P.. или P. P.:

P. P.

Легкость перехода к запросам в логике второго порядка можно для себя прояснить тем, что имя таблицы есть всего лишь первый элемент списка <имя_таблицы, имя_столбца+>, так что домен первой колонки как раз содержит имена таблиц, и нет принципиальной разницы с последующими столбцами. Знак "+" здесь означает, что имя_столбца может быть повторено один или большее число раз.

Заметим, что в реализациях QBE возможность запросов в логике второго порядка может отсутствовать. В SQL такие запросы можно организовать, используя таблицы или представления словаря.

Выборка с использованием блока условий

В Query-by-Example существует два двухмерных объекта. Один из них — шаблон таблицы — уже описан. Другой — это блок условий, имеющий всегда заголовок CONDITIONS. Пустой блок условий может быть выведен в любое время. Он позволяет задать одно или несколько условий, которые трудно выразить в шаблонах таблиц.

Пример (таблица 9.11): Вывести имена и зарплаты сотрудников, зарплата которых больше суммы зарплат Джонса и Аллена. Естественно, это простое условие могло быть выражено заменой в первой строке таблицы emp в столбце sal переменной _S1_ на условие ">(_S2_+_S3_)". Внесение сложных формул непосредственно в форму для таблицы, как минимум, неудобно.

9.3 Подъязык DML

Подъязык DML как и в SQL представлен тремя командами —вставка (I.), удаление (D.) и обновление (U.). Пример вставки строки приведен в таблице 9.12.

Удалим из emp всех сотрудников отдела 40 (таблица 9.13)

Более сложный пример удаления всех сотрудников, работающих в отделе продаж (таблица 9.14) требует использования подзапросов. Подзапросы можно использовать и в командах обновления.

Обновление записей понимается несколько труднее. Для примера с командой U. (таблица 9.15) необходимо пояснить, что столбец ename образует первичный ключ и не может быть изменен. Поэтому значение "ALLEN" понимается транслятором как условие поиска строк, а значение 3050 действительно заменяет старое значение заработной платы.

9.4 Создание таблицы

Покажем на примере (таблица 9.16), как создается таблица с именем newtab и столбцами name, sal, mgr, dept. Начав с пустого шаблона, пользователь заполняет заголовки именами полей. Команда I. перед именем таблицы newtab означает "создать таблицу с именем newtab". Команда I. справа от newtab относится ко всей строке заголовков столбцов.

После задания имен столбцов необходимо определить базовые типы данных, их длину и проставить признак ключа.

В нашем инструменте свойства столбцов определяют всего три строки:

В других реализациях используются еще две строки:

Возможны изменения таблиц. Для того, чтобы добавить столбец, достаточно вызвать описание таблицы и командой имя_столбца добавить столбец, описав его свойства. Удаление столбца производится командой D. Можно переименовывать столбцы (таблица 9.17)

Покажем, как создается представление (view) по имени st со столбцами name и dname (таблица 9.18)

SQL-аналог этого представления:

CREATE VIEW st (name, dname) AS SELECT   name, dname 
FROM emp, dept
WHERE emp.deptno=dept.deptno

9.5 QBE в системах управления базами данных

Из-за легкости усвоения QBE распространен довольно широко. Он используется в Microsoft Access, в СУБД Base OpenOffice, встроен во многие средства для разработки информационных систем, например, Hibernate. Существуют отдельные программы, предоставляющие язык QBE для широкого круга баз данных, использующих интерфейсы ODBC или JDBC.

На (рисунке 9.4 вы найдете пример интерфейса QBE для Microsoft Access.

Вы теперь самостоятельно можете понять, какой запрос представлен на последнем рисунке. Как видите, знание основных принципов построения графического интерфейса QBE позволяет легко разобраться с незнакомой ранее реализацией.

9.6 Так что такое QBE?

То, что QBE —это язык, основанный на исчислении предикатов на доменах, мы уже отметили. Естественно, он обладает свойством реляционной полноты.

Важнее другая его особенность. В QBE неразрывно соединены две компоненты — графическая и вербальная. Первая образуется динамической системой шаблонов, представляющих фрагмент схемы базы необходимый для решения конкретной задачи. Поля шаблонов могут быть заполнены командами, переменными и условиями выбора и соединения, представляющими вербальную компоненту языка. И мы видели, что такое сочетание вербальной и графической компонент в одном языке может быть весьма удобным.

Наверное, лингвист сказал бы, что SQL, в отличие от QBE, чисто вербальный язык. Любая возможная инструкция в нем есть одномерная последовательность слов (цепочка). Возможные структуры этих цепочек описываются некоторой грамматикой.

И еще. В используемом вами инструменте постоянно предлагался эквивалент команды на языке SQL. Это делается чисто в учебных целях, чтобы связать в вашем представлении оба языка. Конечно, QBE можно транслировать в SQL. Но отсюда не следует, что QBE —это такой способ представления SQL. Например, в Cache можно транслировать команды QBE в COS-процедуры, предназначенные для работы с глобалами, хранящими данные таблиц. В большинстве других СУБД пользователь не может написать подобный транслятор из-за того, что не имеет доступа к структурам хранения на низком уровне.

Что шире SQL или QBE? В последних версиях SQL существенно шире. Например, в нашем инструментальном средстве для QBE эквивалента UNION нет.

Есть веские основания полагать, что QBE никогда не догонит SQL. Дело в том, что графические компоненты чрезвычайно удобны, но существенно ограничены. Слишком сложные образы только затрудняют восприятие.