SQL进价2：三值逻辑和null

Posted 2021-11-05 gds-1202b

1、SQL中的bool类型的值有三种

普通编程语言里的布尔型只有 true 和 false 两个值，这种逻辑体系被称为二值逻辑。而 SQL 语言里，除此之外还有第三个值 unknown，因此这种逻辑体系被称为三值逻辑（three-valued logic）。

2、null不是值，与数学运算符结果的结果永远是unknown

常听到的“列的值为 NULL” 、“NULL 值”这样的说法本身就是错误的。因为 NULL 不是值，NULL 不是值NULL 不是值！（如果有人认为 NULL 是值，那么它是什么类型的值？关系数据库中存在的值必然属于某种类型，比如字符型或数值型等。所以，假如 NULL 是值，那么它就必须属于某种类型。）

另外，注意：要想和null比较只能用 is null 或者 is not null，这样才会返回true或者false。另外永远记住一点，null和<,<,=,<>这些放在一起结果永远是unknown，如 2=null，结果肯定是unknown，而unknown可在三值逻辑中不是true或者false，在写where子句的筛选条件时尤其要注意。举例来讲：

接下来我们总结一下 SQL 遵循的三值逻辑的真值规律(理解下面这些非常重要)。

先看下图：（t:true,f:false,u:unknown。not unknown 的结果是 unknown）

我们经常会遇到判断筛选条件的结果（为true/false/unknown的一种，且SQL只会取返回结果是true的记录），它们通常是and 或or连接这些单个条件的，如：where age>18 and sex=0或where age<18 and sex =unknown。所以我们要牢牢记住上面这个图，才能对各种情况下返回的数据心里有底。

记忆方式1：

and运算，只要有一边是unknown，另一边是false，那结果就是false，其它情况下，只要任意一边有unknown，结果就是unknown。

or运算，只要一边是unknown，那么结果永远就是unknown

记忆方式2：

在判断and或or的最终结果时，请注意true/false/unknown之间有下面这样的优先级顺序。

• AND 的情况：false ＞ unknown ＞ true
• OR 的情况：true ＞ unknown ＞ false

优先级高的真值会决定计算结果。例如 true AND unknown，因为 unknown 的优先级更高，所以结果是 unknown。而 true OR unknown 的话，因为 true 优先级更高，所以结果是 true。记住这个顺序后就能更方便地进行三值逻辑运算了。特别需要记住的是，当 AND 运算中包含 unknown 时，结果肯定不会是 true（反之，如果 AND 运算结果为 true，则参与运算的双方必须都为 true）。这一点对理解后文非常关键。

3、NOT IN 和 NOT EXISTS 不是等价的

如果 NOT IN 子查询中用到的表里被选择的列中存在 NULL，则 SQL 语句整体的查询结果永远是空。EXISTS 谓词永远不会返回 unknown。EXISTS 只会返回 true 或者 false。因此就有了 IN 和 EXISTS 可以互相替换使用，而 NOT IN 和 NOT EXISTS 却不可以互相替换的混乱现象。

4、ALL运算符与null

以下是ALL运算符语法：

scalar_expression comparison_operator ALL ( subquery )

在上面语法中，

• scalar_expression是任何有效的表达式。
• comparison_operator是任何有效的比较运算符，包括等于(=)，不等于(<>)，大于(>)，大于或等于(>=)，小于(<)，小于或等于(<=)。
• 括号内的子查询(subquery)是一个SELECT语句，它返回单个列的结果。 此外，返回列的数据类型必须与标量表达式的数据类型相同。

如果所有比较对(scalar_expression，v)的计算结果为TRUE，则ALL运算符返回TRUE; v是单列结果中的值。

如果其中一对(scalar_expression，v)返回FALSE，则ALL运算符返回FALSE。

如果all里面的子查询返回的单列中有null的存在，那么这个all表达式就永远不会筛选出任何数据，结果肯定为空。

因为ALL 谓词其实是多个以 AND 连接的逻辑表达式的省略写法。

如果all里面的子查询返回的单列中有null的存在，比如子查询结果如下面这个情况，那么具体的分析步骤如下所示。

--1. 执行子查询获取年龄列表
SELECT *
  FROM Class_A
 WHERE age < ALL ( 22, 23, NULL );

--2. 将ALL 谓词等价改写为AND
SELECT *
  FROM Class_A
 WHERE (age < 22) AND (age < 23) AND (age < NULL);

--3. 对NULL 使用“<”后，结果变为 unknown
SELECT *
  FROM Class_A
 WHERE (age < 22) AND (age < 23) AND unknown;

--4. 如果AND 运算里包含unknown，则结果不为true
SELECT *
  FROM Class_A
 WHERE false 或 unknown;

--5.查询结果为空