SQL进阶 | 三值逻辑与NULL

发布时间:2023年12月17日

概述

????????SQL中的三值逻辑是指逻辑运算符可以返回三种不同的值:真(true)、假(false)和未知(unknown)。这种逻辑是SQL所特有的,主要应用在比较两个或多个条件时。

????????在二值逻辑中,逻辑运算符只能返回真或假。但在三值逻辑中,当比较两个条件时,如果其中一个条件的值为NULL(未知),那么比较的结果也是未知。例如,如果比较两个数字,一个是5,另一个是未知的数字,那么比较的结果就是未知。因为无法确定未知数字与5的大小关系。

????????三值逻辑在SQL中的应用非常广泛,比如在查询数据库时,我们经常需要比较多个条件。如果其中一个条件的值未知,那么就无法确定查询结果的真假。因此,在SQL中必须使用三值逻辑来处理这种情况。

NULL到底是什么?

? ? ? ?在讨论 NULL 时,我们一般都会将它分成两种类型来思考。两种NULL分别指的是“未知”(unknown)和“不适用”(not applicable, inapplicable)。以“不知道戴墨镜的人眼睛是什么颜色”这种情况为例,这个人的眼睛肯定是有颜色的,但是如果他不摘掉眼镜,别人就不知道他的眼睛是什么颜色。这就叫作未知。而“不知道冰箱的眼睛是什么颜色”则属于“不适用”。因为冰箱根本就没有眼睛,所以“眼睛的颜色”这一属性并不适用于冰箱。所以,“未知”指的是“虽然现在不知道,但加上某些条件后就可以知道”;而“不适用”指的是“无论怎么努力都无法知道”。

? ? ? ? NULL既不是值也不是变量。NULL 只是一个表示“没有值”的标记,这也是为什么我们经常使用"is null"来判断值是否为空,而不是"= null"的原因,在where语句中,只有查询结果为true的记录才会查询出来,而"=null"的查询结果既不是true,也不是false,是unknown。可以理解为凡是对null进行逻辑判断的结果都为unknown。

unknown

? ? ? ? unknown作为第三个明确的布尔型真值,这是SQL采用的一种特别的逻辑体系,SQL也为我们提供了三值逻辑的真值表。

三值逻辑真值表(NOT)
xNOT x
tf
uu
ft
三值逻辑真值表(AND)
ANDtuf
ttuf
uuuf
ffff
三值逻辑真值表(OR)
ORtuf
tttt
utuu
ftuf

为了便于记忆,true、false、unknown有一定的优先级顺序:

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

根据这个优先级顺序,更好的理解真值表:

  • NOT unknown的结果是unknown;
  • AND运算,unknown和false运算结果为false,其他结果都为unknown;
  • OR运算,unknown和true运算结果为true,其他结果都为unknown;

下面请看一个练习题。

问题:假设 a = 2, b = 5, c = NULL,此时下面这些式子的真值是什么?
1. a < b AND b > c
2. a > b OR b < c
3. a < b OR b < c
4. NOT (b <> c)

答案
1. unknown;2. unknown; 3. true; 4. unknown

CASE表达式和NULL

--col_1 为 1 时返回○、为 NULL 时返回 × 的 CASE 表达式?
CASE col_1
 WHEN 1 THEN '○'
 WHEN NULL THEN '×'
END

? ? ? ? 这条SQL一定不会返回'x',因为存在col_1 = NULL,真值是unknown,是永远不会返回结果的,应该像下面的SQL这样。

CASE WHEN col_1 = 1 THEN '○'
 WHEN col_1 IS NULL THEN '×'
 END

?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。

ALL运算符与NULL

????????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。

极值函数、COUNT以外的聚合函数与NULL

????????极值函数在统计时会把为 NULL 的数据排除掉。但是在输入为空表时会返回null。COUNT以外的聚合函数也是如此。

????????比较对象原本就不存在时,根据业务需求有时需要返回所有行,有时需要返回空集。需要返回所有行时,需要使用 ALL 谓词,或者使用 COALESCE 函数将极值函数返回的 NULL 处理成合适的值。

????????COALESCE是一个函数, (expression_1, expression_2, ...,expression_n)依次参考各参数表达式,遇到非null值即停止并返回该值。如果所有的表达式都是空值,最终将返回一个空值。使用COALESCE在于大部分包含空值的表达式最终将返回空值。

-- 当success_cnt 为null值的时候,将返回1,否则将返回success_cnt的真实值。
select coalesce(success_cnt, 1) from tableA

/** 当success_cnt不为null,那么无论period是否为null,都将返回success_cnt的真实值(因为success_cnt是第一个参数),
当success_cnt为null,而period不为null的时候,返回period的真实值。
只有当success_cnt和period均为null的时候,将返回1。 **/
select coalesce(success_cnt,period,1) from tableA

COUNT与NULL

COUNT() 函数有两种形式:COUNT(*) 返回表中的所有行(包括NULL),COUNT(1)与COUNT(*)得到的结果一致,而 COUNT(Expression) 忽略 NULL。因此,如果你提供一个允许 NULL 值的列名,那么 COUNT() 将返回具有非 NULL 值的所有行。

-- 计算非空的行数
SELECT COUNT(*) - COUNT(<Column Name>)

总结

  • NULL 不是值。
  • 因为 NULL 不是值,所以不能对其使用谓词。
  • 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。
  • 解决 NULL 带来的各种问题,最佳方法应该是往表里添加 NOT NULL 约束来尽力排除 NULL。
文章来源:https://blog.csdn.net/qq_45958440/article/details/134940955
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