PostgreSQL谓词之EXISTS

Posted 2021-06-26 瀚高PG实验室

作者：瀚高PG实验室 （Highgo PG Lab）- 田其壮

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何为SQL谓词？
我们在SQL中接触的 BETWEEN 、 LIKE 、 IN 、 IS NULL、 = 、 < 、 >等关键词都可以称之为SQL中的谓词，它是一种返回值只为真值（ true 、 false 或者 unknown）的特殊函数。它的目的是为了给SQL命题提供判断真假的手段，谓词逻辑的出现对SQL而言具有划时代的意义。 Codd在1969年曾提到过：“数据库并非是一种数据的集合，它是事实的集合。” 而这里的事实我们则可以理解为真命题。

何为EXISTS？
EXISTS逻辑运算符用于检测子查询的结果集是否包含目标值。如果结果集中至少包含一条目标值，则EXISTS的结果为true,否则为false。

EXISTS与其它谓词的区别？
EXISTS相比其它谓词有着更强的表达力。首先EXISTS的输出值和其它谓词是一样的，都是真值。但是EXISTS的输入值可以是集合，这就意味着EXISTS可以通过集合描述任意多的元素，也就意味着它有着更强的表达力，前面我们说过谓词其实也是一种特殊的函数，所以也有些人习惯把EXISTS称作高阶函数。

NOT EXISTS和EXISTS的简单应用：

create table exists_01 (id int,name varchar(12),des text);
insert into exists_01 values (1,'Tom','ms1'),(2,'Jer','ms2'),(3,'Jim','es1');

如何筛选出des是ms系列的角色？
①

pgadv=# select name from exists_01  where des like 'ms%';
name
------
Tom
Jer
(2 rows)

②

pgadv=# select name from exists_01 where des in ('ms1','ms2');
name
------
Tom
Jer
(2 rows)

③

pgadv=# select name from exists_01 t1 where exists (select * from exists_01 t2 where t1.name=t2.name and des like 'ms%');
name
------
Tom
Jer
(2 rows

有的人可能会问，使用exists为什么会显得更麻烦了？别心急，我们继续向下看：

我这里有一张简单的学生成绩表：

pgadv=# select * from stuscores ;
student_name | subject | score
--------------±--------±------
张三 | 数学 | 98
张三 | 语文 | 75
张三 | 英语 | 84
李四 | 数学 | 88
李四 | 语文 | 92
王华 | 语文 | 88
王华 | 英语 | 53
赵齐 | 数学 | 99
赵齐 | 英语 | 43
王华 | 数学 | 50
(10 rows)

如何取出所有科目都大于60分的学生的姓名？

很多时候，我们会想着先找出大于60分的科目有哪些？然后再从中获取学生的姓名，但是这样的话就会有一个问题，就是有些学生他的科目既有大于60分的也有小于60分的，我们只做分数的筛选显然不能满足需求。
假设我们需要获取的值为a，那么所有的a都是满足科目大于60分（条件b）的值，根据德·摩根定律，所有a都满足条件b=不存在不满足条件b的a。
于是我们转换思路找到不满足大于60分的学生集合，然后通过NOT EXISTS筛选出所需目标值。

SELECT DISTINCT student_name
FROM stuscores t1
WHERE NOT EXISTS
    (SELECT *
     FROM stuscores t2
     WHERE t1.student_name=t2.student_name
       AND t2.score<60);

我们继续来看一个稍微复杂些的需求，如果想要的学生姓名是数学大于90分，语文大于70分的学生有哪些呢？

实现方式一：

 SELECT
    *
  FROM
      ( SELECT * FROM stuscores where  subject='数学' AND score >= 90 ) as m1,
      ( SELECT * FROM stuscores where  subject='语文' AND score >= 70 ) as m2
    WHERE
      m1.student_name = m2.student_name;
也可以写成：
SELECT *
FROM stuscores t1,
     stuscores t2
WHERE t1.student_name=t2.student_name
  AND t1.subject='数学'
  AND t1.score >= 90
  AND t2.subject='语文'
  AND t2.score >= 70;

实现方式二：

SELECT *
FROM stuscores t1
WHERE student_name IN
    (SELECT student_name
     FROM stuscores
     WHERE subject='数学'
       AND score >= 90)
  AND subject='语文'
  AND score >= 70 ;

实现方式三：

SELECT *
FROM stuscores t1
WHERE EXISTS
    (SELECT *
     FROM stuscores t2
     WHERE t1.student_name=t2.student_name
       AND subject='数学'
       AND score >= 90)
  AND subject='语文'
  AND score >= 70 ;

大家发现，好像EXISTS实现起来没什么优势，我们目前只是筛选了两门学科，如果将其增加到三门甚至四门、五门呢？

实现方式四：

SELECT *
FROM stuscores t1
WHERE NOT  EXISTS
    (SELECT *
     FROM stuscores t2
     WHERE t1.student_name=t2.student_name AND
           'true' = case  when subject='数学' AND score < 90 then 'true'
                          when subject='语文' AND score < 70 then 'true'
                          else 'false' end);
                          student_name | subject | score
--------------+---------+-------
张三         | 数学    |    98
张三         | 语文    |    75
张三         | 英语    |    84
赵齐         | 数学    |    99
赵齐         | 英语    |    43
(5 rows)

我们会发现，赵齐虽然满足case when的条件，但是他并没有语文学科的成绩，于是我们再加上限定：

最终实现语句：

SELECT DISTINCT student_name
FROM stuscores t1
WHERE subject IN ('数学',
                  '语文')
  AND NOT EXISTS
    (SELECT *
     FROM stuscores t2
     WHERE t1.student_name=t2.student_name
       AND 'true' = CASE WHEN subject='数学'
       AND score < 90 THEN 'true' WHEN subject='语文'
       AND score < 70 THEN 'true' ELSE 'false' END)
GROUP BY student_name HAVING COUNT(*) = 2;

--------------
张三
(1 row)

这样无论我们要求的学科有多少，只需要增加case when中的条件即可实现。

附录：stuscores表创建语句

CREATE TABLE stuscores
(student_name varchar,
subject    VARCHAR(32) ,
score      INTEGER
);

INSERT INTO stuscores VALUES('张三', '数学','98');
INSERT INTO stuscores VALUES('张三', '语文',75);
INSERT INTO stuscores VALUES('张三', '英语',84);
INSERT INTO stuscores VALUES('李四', '数学',88);
INSERT INTO stuscores VALUES('李四', '语文',92);
INSERT INTO stuscores VALUES('王华', '数学',50);
INSERT INTO stuscores VALUES('王华', '语文',88);
INSERT INTO stuscores VALUES('王华', '英语',53);
INSERT INTO stuscores VALUES('赵齐', '数学',99);
INSERT INTO stuscores VALUES('赵齐', '英语',43);