Агрегатные функции и их использование. Использование агрегирующих функций языка SQL. GROUP BY Филиал

Как узнать количество моделей ПК, выпускаемых тем или иным поставщиком? Как определить среднее значение цены на компьютеры, имеющие одинаковые технические характеристики? На эти и многие другие вопросы, связанные с некоторой статистической информацией, можно получить ответы при помощи итоговых (агрегатных) функций . Стандартом предусмотрены следующие агрегатные функции:

Все эти функции возвращают единственное значение. При этом функции COUNT, MIN и MAX применимы к любым типам данных, в то время как SUM и AVG используются только для числовых полей. Разница между функцией COUNT(*) и COUNT(<имя поля>) состоит в том, что вторая при подсчете не учитывает NULL-значения.

Пример. Найти минимальную и максимальную цену на персональные компьютеры:

Пример. Найти имеющееся в наличии количество компьютеров, выпущенных производителем А:

Пример. Если же нас интересует количество различных моделей, выпускаемых производителем А, то запрос можно сформулировать следующим образом (пользуясь тем фактом, что в таблице Product каждая модель записывается один раз):

Пример. Найти количество имеющихся различных моделей, выпускаемых производителем А. Запрос похож на предыдущий, в котором требовалось определить общее число моделей, выпускаемых производителем А. Здесь же требуется найти число различных моделей в таблице PC (т.е. имеющихся в продаже).

Для того, чтобы при получении статистических показателей использовались только уникальные значения, при аргументе агрегатных функций можно использовать параметр DISTINCT . Другой параметр ALL используется по умолчанию и предполагает подсчет всех возвращаемых значений в столбце. Оператор,

Если же нам требуется получить количество моделей ПК, производимых каждым производителем, то потребуется использовать предложение GROUP BY , синтаксически следующего после предложения WHERE .

Предложение GROUP BY

Если бы в SELECT присутствовал столбец с датой, то можно было бы вычислять эти показатели для каждой конкретной даты. Для этого нужно добавить дату в качестве группирующего столбца, и тогда агрегатные функции вычислялись бы для каждой комбинации значений (модель−дата).

Существует несколько определенных правил выполнения агрегатных функций :

• Если в результате выполнения запроса не получено ни одной строки (или не одной строки для данной группы), то исходные данные для вычисления любой из агрегатных функций отсутствуют. В этом случае результатом выполнения функций COUNT будет нуль, а результатом всех других функций - NULL.
• Аргумент агрегатной функции не может сам содержать агрегатные функции (функция от функции). Т.е. в одном запросе нельзя, скажем, получить максимум средних значений.
• Результат выполнения функции COUNT есть целое число (INTEGER). Другие агрегатные функции наследуют типы данных обрабатываемых значений.
• Если при выполнении функции SUM был получен результат, превышающий максимальное значение используемого типа данных, возникает ошибка .

Итак, если запрос не содержит предложения GROUP BY , то агрегатные функции , включенные в предложение SELECT , исполняются над всеми результирующими строками запроса. Если запрос содержит предложение GROUP BY , каждый набор строк, который имеет одинаковые значения столбца или группы столбцов, заданных в предложении GROUP BY , составляет группу, и агрегатные функции выполняются для каждой группы отдельно.

Предложение HAVING

Если предложение WHERE определяет предикат для фильтрации строк, то предложение HAVING применяется после группировки для определения аналогичного предиката, фильтрующего группы по значениям агрегатных функций . Это предложение необходимо для проверки значений, которые получены с помощью агрегатной функции не из отдельных строк источника записей, определенного в предложении FROM , а из групп таких строк . Поэтому такая проверка не может содержаться в предложении WHERE .

Предложение GROUP BY (инструкции SELECT) позволяет группировать данные (строки) по значению какого-либо столбца или нескольких столбцов или выражений. Результатом будет набор сводных строк.

Каждый столбец в списке выборки должен присутствовать в предложении GROUP BY, исключение составляют только константы и столбцы — операнды агрегатных функций.

Таблицу можно сгруппировать по любой комбинации ее столбцов.

Агрегатные функции используются для получения из группы строк одного единственного суммарного значения. Все агрегатные функции выполняют вычисления над одним аргументом, который может быть или столбцом, или выражением. Результатом вычислений любой агрегатной функции является константное значение, отображаемое в отдельном столбце результата.

Агрегатные функции указываются в списке столбцов инструкции SELECT, которая также может содержать предложение GROUP BY. Если в инструкции SELECT отсутствует предложение GROUP BY, а список столбцов выборки содержит, по крайней мере, одну агрегатную функцию, тогда он не должен содержать простых столбцов. С другой стороны, список выборки столбцов может содержать имена столбцов, которые не являются аргументами агрегатной функции, если эти столбцы служат аргументами предложения GROUP BY.

Если запрос содержит предложение WHERE, то агрегатные функции вычисляют значение для результатов выборки.

Агрегатные функции MIN и MAX вычисляют наименьшее и наибольшее значение столбца соответственно. Аргументами могут быть числа, строки и даты. Все значения NULL удаляются перед вычислением (т.е. в расчет не берутся).

Агрегатная функция SUM вычисляет общую сумму значений столбца. Аргументами могут быть только числа. Использование параметра DISTINCT устраняет все повторяющиеся значения в столбце перед применением функции SUM. Аналогично удаляются все значения NULL перед применением этой агрегатной функции.

Агрегатная функция AVG возвращает среднее значение для всех значений столбца. Аргументами также могут быть только числа, а все значения NULL удаляются перед вычислением.

Агрегатная функция COUNT имеет две разные формы:

• COUNT( col_name) — подсчитывает количество значений в столбце col_name, значения NULL не учитываются
• COUNT(*) — подсчитывает количество строк в таблице, значения NULL также учитываются

Если в запросе используется ключевое слово DISTINCT, перед применением функции COUNT удаляются все повторяющиеся значения столбца.

Функция COUNT_BIG аналогична функции COUNT. Единственное различие между ними заключается в типе возвращаемого ими результата: функция COUNT_BIG всегда возвращает значения типа BIGINT, тогда как функция COUNT возвращает значения данных типа INTEGER.

В предложении HAVING определяется условие, которое применяется к группе строк. Оно имеет такой же смысл для групп строк, что и предложение WHERE для содержимого соответствующей таблицы (WHERE применяется до группировки, HAVING после).

Использование агрегатных функций

В SQL определено множество встроенных функций различных категорий, среди которых особое место занимают агрегатные функции, оперирующие значениями столбцов множества строк и возвращающие одно значение. Аргументами агрегатных функций могут быть как столбцы таблиц, так и результаты выражений над ними. Агрегатные функции и сами могут включаться в другие арифметические выражения. В следующей таблице приведены наиболее часто используемые стандартные унарные агрегатные функции.

Общий формат унарной агрегатной функции следующий:

имя_функции([АLL | DISTINCT] выражение)

где DISTINCT указывает, что функция должна рассматривать только различные значения аргумента, а ALL - все значения, включая повторяющиеся (этот вариант используется по умолчанию). Например, функция AVG с ключевым словом DISTINCT для строк столбца со значениями 1, 1, 1 и 3 вернет 2, а при наличии ключевого слова ALL вернет 1,5.

Агрегатные функции применяются во фразах SELECT и HAVING. Здесь мы рассмотрим их использование во фразе SELECT. В этом случае выражение в аргументе функции применяется ко всем строкам входной таблицы фразы SELECT. Кроме того, во фразе SELECT нельзя использовать и агрегатные функции, и столбцы таблицы (или выражения с ними) при отсутствии фразы GROUP BY, которую мы рассмотрим в следующем разделе.

Функция COUNT имеет два формата. В первом случае возвращается количество строк входной таблицы, во втором случае - количество значений аргумента во входной таблице:

• COUNT(*)
• COUNT( выражение)

Простейший способ использования этой функции - подсчет количества строк в таблице (всех или удовлетворяющих указанному условию). Для этого используется первый вариант синтаксиса.

Запрос: Количество видов продукции, информация о которых имеется в базе данных.

SELECT COUNT(*) AS "Количество видов продукции"

FROM Product

Во втором варианте синтаксиса функции COUNT в качестве аргумента может быть использовано имя отдельного столбца. В этом случае подсчитывается количество либо всех значений в этом столбце входной таблицы, либо только неповторяющихся (при использовании ключевого слова DISTINCT).

Запрос: Количество различных имен, содержащихся в таблице Customer.

SELECT COUNT (DISTINCT FNAME)

FROM Customer

Использование остальных унарных агрегатных функции аналогично COUNT за тем исключением, что для функций MIN и MAX использование ключевых слов DISTINCT и ALL не имеет смысла. С функциями COUNT, MAX и MIN кроме числовых могут использоваться и символьные поля. Если аргумент агрегатной функции не содержит значений, функция COUNT возвращает 0, а все остальные - значение NULL.

SELECT MAX (OrdDate)

FROM

WHERE OrdDate"1.09.2010"

Задание для самостоятельной работы: Сформулируйте на языке SQL запросы на выборку следующих данных:

• Суммарная стоимость всех заказов;
• Количество различных городов, содержащихся в таблице Customer.

Для подведения итогов по информации, содержащейся в БД, в SQL предусмотрены агрегатные функции. Агрегатная функция принимает в качестве аргумента какой-либо столбец данных целиком, а возвращает одно значение, которое определенным образом подытоживает этот столбец.

Например, агрегатная функция AVG() принимает в качестве аргумента столбец чисел и вычисляет их среднее значение.

Чтобы вычислить среднедушевой доход жителя Зеленограда, нужен такой запрос:

SELECT ‘СРЕДНЕДУШЕВОЙ ДОХОД=’, AVG(SUMD)

В SQL имеется шесть агрегатных функций, которые позволяют получать различные виды итоговой информации (рис. 1):

– SUM() вычисляет сумму всех значений, содержащихся в столбце;

– AVG() вычисляет среднее среди значений, содержащихся в столбце;

– MIN() находит наименьшее среди всех значений, содержащихся в столбце;

– MAX() находит наибольшее среди всех значений, содержащихся в столбце;

– COUNT() подсчитывает количество значений, содержащихся в столбце;

– COUNT(*) подсчитывает количество строк в таблице результатов запроса.

Аргументом агрегатной функции может быть простое имя столбца, как в предыдущем примере, или выражение, как в следующем запросе, задающем вычисление среднедушевого налога:

SELECT AVG(SUMD*0.13)

При выполнении этого запроса создается временный столбец, содержащий значения (SUMD*0.13) для каждой строки таблицы PERSON, а затем вычисляется среднее значение временного столбца.

Сумму доходов у всех жителей Зеленограда можно вычислить с помощью агрегатной функции SUM:

SELECT SUM(SUMD) FROM PERSON

Агрегатная функция может быть использована и для вычисления итогов по таблице результатов, полученной соединением нескольких исходных таблиц. Например, можно вычислить общую сумму дохода, которая получена жителями от источника с названием «Стипендия»:

SELECT SUM(MONEY)

FROM PROFIT, HAVE_D

WHERE PROFIT.ID=HAVE_D.ID

AND PROFIT.SOURCE=’Стипендия’

Агрегатные функции MIN() и MAX() позволяют найти соответственно наименьшее и наибольшее значения в таблице. При этом столбец может содержать числовые или строковые значения либо значения даты или времени.

Например, можно определить:

(а) наименьший общий доход, полученный жителями, и наибольший налог, подлежащий уплате:

SELECT MIN(SUMD), MAX(SUMD*0.13)

(б) даты рождения самого старого и самого молодого жителя:

SELECT MIN(RDATE), MAX(RDATE)

(в) фамилии, имена и отчества самого первого и самого последнего жителей в списке, упорядоченном по алфавиту:

SELECT MIN(FIO), MAX(FIO)

Применяя эти агрегатные функции, нужно помнить, что числовые данные сравниваются по арифметическим правилам, сравнение дат происходит последовательно (более ранние значения дат считаются меньшими, чем более поздние), сравнение интервалов времени выполняется на основании их продолжительности.

При использовании функции MIN() и MAX() со строковыми данными результат сравнения двух строк зависит от используемой таблицы кодировки символов.

Агрегатная функция COUNT() подсчитывает количество значений в столбце любого типа:

(а) сколько квартир в 1-м микрорайоне?

SELECT COUNT(ADR) FROM FLAT WHERE ADR LIKE "%, 1_ _-%"

(б) сколько жителей имеют источники дохода?

SELECT COUNT(DISTINCT NOM) FROM HAVE_D

(в) сколько источников дохода используются жителями?

SELECT COUNT(DISTINCT ID) FROM HAVE_D (ключевой слово DISTINCT указывает, что подсчитываются неповторяющиеся значения в столбце).

Специальная агрегатная функция COUNT(*) подсчитывает строки в таблице результатов, а не значения данных:

(а) сколько квартир во 2-м микрорайоне?

SELECT COUNT(*) FROM FLAT WHERE ADR LIKE "%, 2__-%"

(б) сколько источников дохода у Иванова Ивана Ивановича?

SELECT COUNT(*) FROM PERSON, HAVE_D WHERE FIO="Иванов Иван Иванович" AND PERSON.NOM=HAVE_D.NOM

(в) сколько жителей проживает в квартире по определенному адресу?

SELECT COUNT(*) FROM PERSON WHERE ADR="Зеленоград, 1001-45"

Один из способов понять, как выполняются итоговые запросы с агрегатными функциями, это представить выполнение запроса разбитым на две части. Сначала определяется, как бы запрос работал без агрегатных функций, возвращая несколько строк результатов. Затем применяются агрегатные функции к результатам запроса, возвращая одну итоговую строку.

Например, рассмотрим следующий сложный запрос: найти среднедушевой общий доход, сумму общих доходов жителей, а также среднюю доходность источника в процентах от общего дохода жителя. Ответ дает оператор

SELECT AVG(SUMD), SUM(SUMD), (100*AVG(MONEY/SUMD)) FROM PERSON, PROFIT, HAVE_D WHERE PERSON.NOM=HAVE_D.NOM AND HAVE_D.ID=PROFIT.ID

Без агрегатных функций запрос выглядел бы так:

SELECT SUMD, SUMD, MONEY/SUMD FROM PERSON, PROFIT, HAVE_D WHERE PERSON.NOM=HAVE_D.NOM AND HAVE_D.ID=PROFIT.ID

и возвращал бы одну строку результатов для каждого жителя и конкретного источника дохода. Агрегатные функции используют столбцы таблицы результатов этого запроса для получения однострочной таблицы с итоговыми результатами.

В строке возвращаемых столбцов вместо имени любого столбца можно указать агрегатную функцию. Например, она может входить в выражение, в котором суммируются или вычитаются значения двух агрегатных функций:

SELECT MAX(SUMD)-MIN(SUMD) FROM PERSON

Однако агрегатная функция не может быть аргументом для другой агрегатной функции, т.е. запрещены вложенные агрегатные функции.

Кроме того, в списке возвращаемых столбцов нельзя одновременно использовать агрегатные функции и обычные имена столбцов, поскольку в этом нет смысла, например:

SELECT FIO, SUM(SUMD) FROM PERSON

Здесь первый элемент списка указывает, чтобы СУБД создала таблицу, которая будет состоять из нескольких строк и содержать по одной строке для каждого жителя. Второй элемент списка просит СУБД получить одно результирующее значение, являющееся суммой значений столбца SUMD. Эти два указания противоречат друг другу, что приводит к ошибке.

Сказанное не относится к случаям обработки подзапросов и запросов с группировкой.

Агрегатные функции используются подобно именам полей в операторе SELECT , но с одним исключением: они берут имя поля как аргумент . С функциями SUM и AVG могут использоваться только числовые поля. С функциями COUNT , MAX и MIN могут использоваться как числовые, так и символьные поля. При использовании с символьными полями MAX и MIN будут транслировать их в эквивалент ASCII кода и обрабатывать в алфавитном порядке. Некоторые СУБД позволяют использовать вложенные агрегаты, но это является отклонением от стандарта ANSI со всеми вытекающими отсюда последствиями.

Например, можно вычислить количество студентов, сдававших экзамены по каждой дисциплине. Для этого надо выполнить запрос с группировкой по полю "Дисциплина" и вывести в качестве результата название дисциплины и количество строк в группе по данной дисциплине. Применение символа * в качестве аргумента функции COUNT означает подсчет всех строк в группе.

SELECT R1.Дисциплина, COUNT(*) FROM R1 GROUP BY R1.Дисциплина

Результат:

Если же мы хотим сосчитать количество сдавших экзамен по какой-либо дисциплине, то нам необходимо исключить неопределенные значения из исходного отношения перед группировкой. В этом случае запрос будет выглядеть следующим образом:

Получим результат:

В этом случае строка со студентом

не попадет в набор кортежей перед группировкой, поэтому количество кортежей в группе для дисциплины " Теория информации " будет на 1 меньше.

Можно применять агрегатные функции также и без операции предварительной группировки, в этом случае все отношение рассматривается как одна группа и для этой группы можно вычислить одно значение на группу.

Обратившись снова к базе данных "Сессия" (таблицы R1, R2, R3 ), найдем количество успешно сданных экзаменов:

Это, конечно, отличается от выбора поля, поскольку всегда возвращается одиночное значение , независимо от того, сколько строк находится в таблице. Аргументом агрегатных функций могут быть отдельные столбцы таблиц. Но для того, чтобы вычислить, например, количество различных значений некоторого столбца в группе, необходимо применить ключевое слово DISTINCT совместно с именем столбца. Вычислим количество различных оценок, полученных по каждой дисциплине:

Результат:

В результат можно включить значение поля группировки и несколько агрегатных функций , а в условиях группировки можно использовать несколько полей. При этом группы образуются по набору заданных полей группировки. Операции с агрегатными функциями могут быть применены к объединению множества исходных таблиц. Например, поставим вопрос: определить для каждой группы и каждой дисциплины количество успешно сдавших экзамен и средний балл по дисциплине.

Результат:

Мы не можем использовать агрегатные функции в предложении WHERE , потому что предикаты оцениваются в терминах одиночной строки, а агрегатные функции - в терминах групп строк.

Предложение GROUP BY позволяет определять подмножество значений в особом поле в терминах другого поля и применять функцию агрегата к подмножеству. Это дает возможность объединять поля и агрегатные функции в едином предложении SELECT . Агрегатные функции могут применяться как в выражении вывода результатов строки SELECT , так и в выражении условия обработки сформированных групп HAVING . В этом случае каждая агрегатная функция вычисляется для каждой выделенной группы. Значения, полученные при вычислении агрегатных функций , могут быть использованы для вывода соответствующих результатов или для условия отбора групп.

Построим запрос , который выводит группы, в которых по одной дисциплине на экзаменах получено больше одной двойки:

В дальнейшем в качестве примера будем работать не с БД "Сессия", а с БД "Банк", состоящей из одной таблицы F , в которой хранится отношение F, содержащее информацию о счетах в филиалах некоторого банка:

F = (N, ФИО, Филиал, ДатаОткрытия, ДатаЗакрытия, Остаток); Q = (Филиал, Город);

поскольку на этой базе можно ярче проиллюстрировать работу с агрегатными функциями и группировкой.

Например, предположим, что мы хотим найти суммарный остаток на счетах в филиалах. Можно сделать раздельный запрос для каждого из них, выбрав SUM(Остаток) из таблицы для каждого филиала. GROUP BY , однако, позволит поместить их все в одну команду:

SELECT Филиал, SUM(Остаток) FROM F GROUP BY Филиал;

GROUP BY применяет агрегатные функции независимо для каждой группы, определяемой с помощью значения поля Филиал. Группа состоит из строк с одинаковым значением поля Филиал, и