Komplexe Datenbankabfragen auf mehrere Tabellen

Relationale Datenbanken bestehen in der Praxis in der Regel aus mehreren, oft weit über einhundert verschiedenen Tabellen. Anfragen an Datenbanken müssen daher mehrere Tabellen berücksichtigen. Dazu werden Verbundmengen und Mengenoperationen eingesetzt. Darüber hinaus können komplexe Datenbankanfragen so gespeichert werden, dass sie mehrfach wiederverwendet werden können.

Verbundmengen (JOIN)

In der Regel ist der Datenbestand in relationalen Datenbanken über mehrere Tabellen verteilt. Um dennoch gezielt Informationen aus dem Datenbestand abzufragen, die sich über mehrere Tabellen verteilen, werden Verbundmengen (engl.: join) eingesetzt. Die Grundidee hinter den Verbundmengen ist die Erzeugung einer neuen Relation aus mehreren bereits bestehenden Relationen. Das SELECT-Statement wird zur Erzeugung einer Ergebnistabelle aus einer Datenbanktabelle genutzt. Mit den im Folgenden vorgestellten Verbundmengen können in einer virtuellen Tabelle auch gezielte Informationen aus mehreren Datenbanktabellen zusammengestellt werden.

Grundprinzip von Verbundmengen

Folgendes Beispiel veranschaulicht die Arbeitsweise einer Verbundmenge: in einer Datenbank befinden sich zwei Tabellen Artikel und Film, wobei das Attribut ArtikelID der Tabelle Film ein Fremdschlüssel ist, der das Attribut ArtikelID der Tabelle Artikel referenziert:

Gesucht werden alle Filme, die mit Namen, Regisseur, Preis und Verfügbarkeit ausgegeben werden sollen.

Mit Hilfe eines Verbundes werden beide Tabellen Artikel und Film zu einer Tabelle zusammengeführt (auch: verbunden). Die so entstandene neue Tabelle hat als Spalten alle Spalten von Artikel und Film zusammen.

Bei der Zusammenführung von Tabellen werden auch die Datensätze zusammengeführt. Da jede Zeile einer Tabelle einem Datensatz entspricht, muss bei einem Verbund festgelegt werden, welche Datensätze jeweils verbunden werden sollen. Dazu muss ein Verbundkriterium bestimmt werden. Im Beispiel werden die Datensätze verbunden, die jeweils einen gleichen Wert in der Spalte ArtikelID haben. Hat ein Datensatz der Tabelle Artikel die gleiche ArtikelID wie ein Datensatz in Film, so werden diese Datensätze in der neuen Tabelle zusammengefasst. Das formale Vergleichskiterium ist daher Artikel.ArtikelID = Film.ArtikelID.

Nach der Zusammenführung der Datensätze sieht die Ergebnistabelle wie folgt aus:

Da allerdings nicht alle Angaben zu jedem Film gesucht werden, sondern nur die Attribute Namen, Regisseur, Preis und Verfuegbarkeit, werden nur die gewünschten Spalten in der Verbundmenge ausgewählt und in der richtigen Reihenfolge dargestellt. Alle anderen Spalten werden nicht benötigt. Daher sieht das Ergebnis der Anfrage wie folgt aus:

Die SQL-Syntax zu dem gerade beschriebenen Beispiel wird in der folgenden Abbildung gezeigt und erläutert.

Verbundtypen

In relationalen Datenbanken werden verschiedene Typen von Verbünden unterschieden. Neben dem inneren Verbund (engl.: inner join) werden häufig auch der natürliche Verbund (engl.: natural join), der linke Verbund (engl.: left join) und der rechte Verbund (engl.: right join) eingesetzt. Anhand der in folgender Abbildung gezeigten Beispieldatenbank werden die wichtigsten Typen von Verbünden dargestellt.

Das Verhalten der unterschiedlichen Verbundtypen wird in der folgenden Tabelle jeweils anhand eines konkreten Anwendungsbeispiel erläutert.

Verbundtyp mit SQL-Statement	Verhalten
INNER JOIN mit ON Verbundkriterium SELECT * FROM Artikel INNER JOIN Film ON Artikel.ArtikelID = Film.ArtikelID;	Führt alle Datensätze zusammen, zu denen das Verbundkriterium erfüllt ist. Alle Spalten aller Tabellen sind im Ergebnis enthalten.
INNER JOIN mit USING(spalten); wird eingesetzt, wenn die Spalten des Verbundkriteriums gleich benannt sind. SELECT * FROM Artikel INNER JOIN Film USING(ArtikelID);	Führt alle Datensätze zusammen, deren Werte in allen Spalten, die als Parameter von USING genannt wurden, übereinstimmen. Die Vergleichsspalten sind nur einmal in der Ergebnistabelle vorhanden.
INNER JOIN wird häufig als JOIN, d.h., ein JOIN-Befehl ohne genauere Spezifizierung ist ein INNER JOIN.
NATURAL JOIN: Variante vom INNER JOIN SELECT * FROM Artikel NATURAL JOIN Film;	Vergleicht die Datensätze aller Spalten mit dem gleichen Spaltennamen. Im Beispiel die Spalten ArtikelID und Zahl. Nur bei einer vollständigen Übereinstimmung wird der Datensatz in die Ergebnis- tabelle aufgenommen. Die gleichnamigen Spalten sind nur einmal im Ergebnis vorhanden.
Statt ON kann auch bei LEFT JOIN und RIGHT JOIN die JOIN-Bedingung mit USING angegeben werden.
LEFT JOIN SELECT * FROM Artikel LEFT JOIN Film ON Artikel.ArtikelID = Film.ArtikelID;	Führt alle Datensätze zusammen, zu denen das Verbundkriterium erfüllt ist. Alle Spalten aller Tabellen sind im Ergebnis enthalten. Darüber hinaus werden alle Datensätze der links vom JOIN-Statement genannten Tabellen (hier Artikel) in das Ergebnis übernommen. Die aus der rechten Tabelle übernommenen Spalten werden mit NULL aufgefüllt.
RIGHT JOIN SELECT * FROM Artikel RIGHT JOIN Film ON Artikel.ArtikelID = Film.ArtikelID;	Führt alle Datensätze zusammen, zu denen das Verbundkriterium erfüllt ist. Alle Spalten aller Tabellen sind im Ergebnis enthalten. Darüber hinaus werden alle Datensätze der rechts vom JOIN-Statement genannten Tabellen (hier Film) in das Ergebnis übernommen. Die aus der linken Tabelle übernommenen Spalten werden mit NULL aufgefüllt.

Mit dem Einsatz von Verbünden ändert sich die Struktur des SELECT-Statements nicht grundlegend. Auch die Ergebnismenge eines Verbundes lässt sich mit GROUP BY gruppieren und mit ORDER BY sortieren.

Folgendes Beispiel ermittelt die Anzahl sofort verfügbarer Filme, die auf mehr als 1 Disc ausgeliefert werden, gruppiert nach der Anzahl der Discs:

SQL-Statement
SELECT AnzahlDiscs, COUNT(*) AS Anzahl
    FROM Artikel NATURAL JOIN Film
    WHERE Verfuegbarkeit = 'sofort' AND AnzahlDiscs > 1
    GROUP BY AnzahlDiscs;

Verknüpfung mit WHERE

Eine mittlerweile veraltete Alternative, innere Verbünde zu erhalten, kann wie in der folgenden Tabelle mit dem Schlüsselwort WHERE umgesetzt werden. Diese Variante liefert zwar dasselbe Ergebnis wie INNER JOIN, vermischt allerdings das Verbundkriterium und die Filterbedingung und gilt daher als schlechter Programmierstil.

Verbundtyp mit SQL-Statement	Verhalten
INNER JOIN mit WHERE SELECT * FROM Artikel, Film WHERE Artikel.ArtikelID = Film.ArtikelID;	Erstellt ein Ergebnis mit allen Datensätzen aus Artikel und Film, für die mit WHERE formulierte Bedingung erfüllt ist.