Opérateurs Set en SQL : Un guide complet

Réponse courte : Que sont les opérations sur les ensembles en SQL ?

Les opérations d'ensemble en SQL sont des techniques permettant de combiner ou de comparer les résultats de deux ou plusieurs instructions SELECT. Ils agissent comme des opérations mathématiques sur les ensembles, nous permettant de trouver l'union, l'intersection ou la différence entre les lignes renvoyées par nos requêtes. Ils sont donc indispensables pour analyser des données provenant de sources ou de perspectives multiples.

Voici un aperçu rapide des opérations de base :

• L'UNION: Fusionne toutes les lignes uniques de deux ou plusieurs instructions SELECT, en éliminant les doublons.
• UNION ALL : Fusionne toutes les lignes de deux ou plusieurs instructions SELECT, en conservant les doublons.
• INTERSECT : Renvoie uniquement les lignes qui apparaissent dans les deux instructions SELECT.
• SAUF : Renvoie les lignes de la première instruction SELECT qui n'apparaissent pas dans la seconde.

Comprendre les opérateurs ensemblistes

Les opérateurs d'ensemble sont des commandes spécialisées ou des symboles utilisés pour effectuer des opérations sur les ensembles de résultats de plusieurs requêtes SELECT. Ils nous permettent d'effectuer des tâches telles que la recherche de l'union (toutes les lignes), de l'intersection (lignes partagées) et de la différence (lignes uniques) entre différents ensembles de données.

Les opérateurs d'ensemble sont des outils essentiels pour la manipulation et l'analyse des données dans SQL. Ils constituent un moyen puissant d'interroger et de traiter les données des bases de données relationnelles.

Comparaison avec les opérations de l'algèbre relationnelle

L'algèbre relationnelle est un cadre théorique qui permet de comprendre les requêtes des bases de données. Il offre des opérations abstraites telles que la projection, la sélection et la jointure, qui sont enracinées dans des principes mathématiques et indépendantes des systèmes de base de données spécifiques. Il s'agit de la logique "en coulisses" qui alimente les interactions avec la base de données.

Les opérateurs d'ensemble dans SQL offrent une mise en œuvre pratique de ces concepts dans un environnement de base de données. Ils nous permettent d'effectuer des opérations sur les ensembles comme l'union, l'intersection et la différence directement sur les ensembles de résultats des requêtes SQL.

Alors que l'algèbre relationnelle fournit une base formelle pour les opérations de base de données, les opérateurs ensemblistes de SQL offrent une interface standardisée et conviviale pour les tâches de manipulation de données.

Comprendre la relation entre les opérateurs d'ensembles et les opérations de l'algèbre relationnelle permet de mieux comprendre les fondements théoriques de SQL. Il permet aux utilisateurs d'exploiter efficacement ces concepts dans les tâches d'interrogation et d'analyse des bases de données.

Types d'opérateurs Set en SQL

Il existe trois principaux opérateurs d'ensemble en SQL :

• UNION
• INTERSECT
• SAUF (ou MOINS dans certains dialectes)

Ces opérateurs correspondent mathématiquement aux concepts d'union, d'intersection et de différence d'ensembles.

Voyons plus en détail ce qu'il en est pour chacun d'entre eux.

L'opérateur UNION

L'opérateur UNION combine les résultats de deux ou plusieurs requêtes SELECT en un seul ensemble de résultats, en supprimant par défaut les lignes en double.

Par exemple, supposons que nous ayons deux tableaux, employees et contractors, chacun avec des colonnes similaires telles que contractors, department et salary. À des fins d'apprentissage, considérons ces deux tableaux fictifs :

Salariés

Entrepreneurs

Nous pouvons combiner les résultats des deux tableaux à l'aide de la commande suivante :

-- Using INTERSECT to find common employees
SELECT name, department FROM employees
INTERSECT
SELECT name, department FROM contractors;

Cette requête sélectionne les colonnes name, department, et salary dans les tableaux employees et contractors et les combine en un seul ensemble de résultats. L'opérateur UNION supprime automatiquement les lignes en double du jeu de résultats final.

Remarquez que Carol, qui figure dans les deux tableaux, n'apparaît qu'une seule fois dans le résultat. Si nous voulions conserver les deux instances de Carole (avec ses différents salaires), nous utiliserions UNION ALL.

Il est important de se rappeler que l'opérateur UNION ne supprime pas les valeurs NULL. Si une colonne contient des valeurs NULL dans un ensemble de résultats et des valeurs non NULL dans la colonne correspondante d'un autre ensemble de résultats, les valeurs NULL seront conservées dans l'ensemble de résultats final produit par l'opérateur UNION.

Si vous souhaitez inclure des valeurs NULL dans le jeu de résultats et empêcher leur suppression par l'opérateur UNION, vous pouvez utiliser l'opérateur UNION ALL à la place. Cet opérateur combine les résultats de plusieurs requêtes SELECT, y compris toutes les lignes de chaque ensemble de résultats, qu'elles soient dupliquées ou qu'elles contiennent des valeurs NULL.

L'opérateur INTERSECT

L'opérateur INTERSECT ne renvoie que les lignes qui apparaissent dans les deux ensembles de résultats. Il s'agit de trouver les personnes qui appartiennent aux deux groupes.

Utilisons INTERSECT pour interroger nos tableaux ci-dessus. Pour les besoins de l'exemple, nous nous contenterons d'interroger les colonnes nom et département :

-- Using INTERSECT to find common employees
SELECT name, department FROM employees
INTERSECT
SELECT name, department FROM contractors;

Cette requête sélectionne les colonnes name et department dans les tableaux employés et entrepreneurs et renvoie uniquement les lignes qui existent dans les deux tableaux sur la base de toutes les colonnes sélectionnées.

L'opérateur INTERSECT traite les valeurs NULL sur la base des règles de comparaison standard, en considérant les valeurs NULL comme égales lors de la comparaison des colonnes correspondantes. Il aboutit également à un ensemble vide lorsqu'il s'agit d'ensembles de résultats vides.

En d'autres termes, si une valeur NULL est présente dans un ensemble de résultats et que la colonne correspondante dans l'autre ensemble de résultats contient une valeur non NULL, les lignes ne sont pas considérées comme égales - elles ne seront pas incluses dans le résultat de l'intersection.

En outre, si l'un des ensembles de résultats fournis à l'opérateur INTERSECT est vide (c'est-à-dire qu'il ne contient aucune ligne), le résultat global de l'opération INTERSECT sera également vide puisqu'il n'y a pas de lignes communes entre un ensemble vide et un autre ensemble.

L'opérateur SAUF (MOINS)

L'opérateur SAUF récupère les lignes présentes dans le premier ensemble de résultats mais pas dans le second.

Par exemple, supposons que nous exécutions la requête suivante :

-- Using EXCEPT to find employees who are not contractors
SELECT name, department, salary FROM employees
EXCEPT
SELECT name, department, salary FROM contractors;

Les colonnes name, department et salary sont sélectionnées dans le tableau employees et ne renvoient que les tableaux qui n'existent pas dans le tableau contractors.

L'opérateur SAUF suit également les règles de comparaison standard pour traiter les valeurs NULL. Son comportement avec les ensembles de résultats vides se traduit par un ensemble vide si le premier ensemble de résultats est vide ou inclut toutes les lignes du premier ensemble de résultats si le deuxième ensemble de résultats est vide.

Opérateurs de plateau : Performance et optimisation

L'impact des opérateurs d'ensemble sur les performances des requêtes SQL peut varier en fonction de facteurs tels que la taille des ensembles de données concernés, la complexité des requêtes et le système de gestion de base de données (SGBD) utilisé.

Décortiquons les facteurs clés et les stratégies d'optimisation.

Volume de données et complexité des requêtes

Lorsque vous travaillez avec de grandes quantités de données, les opérateurs d'ensemble peuvent avoir un impact significatif sur les performances de la requête, car la taille des ensembles de résultats qui doivent être combinés, recoupés ou comparés augmente le temps de traitement nécessaire pour effectuer cette opération.

Les requêtes complexes contenant plusieurs sous-requêtes, jointures ou opérateurs d'ensemble peuvent entraîner une surcharge de traitement et avoir un impact sur les performances de la requête. Les opérations en chaîne ou les opérations ensemblistes imbriquées peuvent encore aggraver les conséquences en termes de performances.

Techniques d'indexation et d'optimisation

L'indexation correcte des colonnes impliquées dans les opérations d'ensemble peut améliorer de manière significative les performances des requêtes. Les index aident le moteur de base de données à localiser et à extraire rapidement les tableaux pertinents, ce qui réduit la nécessité de balayer l'ensemble des tableaux et améliore les temps d'exécution des requêtes.

Pour améliorer les performances des requêtes impliquant des opérateurs d'ensemble, les administrateurs de bases de données et les développeurs peuvent utiliser des techniques d'optimisation telles que la réécriture des requêtes, l'analyse du plan de requête et l'optimisation du schéma de la base de données. Des techniques telles que la mise en cache des requêtes et les vues matérialisées peuvent également être utilisées pour précalculer et stocker les résultats de requêtes complexes, réduisant ainsi la charge de calcul des opérations sur les ensembles.

Moteur de base de données et ressources matérielles

Les performances des opérations de set peuvent varier en fonction du moteur de base de données sous-jacent et de ses capacités d'optimisation. Les différents SGBD peuvent utiliser des stratégies d'optimisation et des algorithmes différents pour traiter les opérations sur les ensembles, ce qui entraîne des variations de performance.

La disponibilité des ressources matérielles, telles que l'unité centrale, la mémoire et les entrées/sorties sur disque, influe également sur les performances des requêtes impliquant des opérateurs d'ensembles. Des ressources matérielles adéquates peuvent contribuer à atténuer les goulets d'étranglement en matière de performances et à garantir une exécution efficace des requêtes.

Les opérateurs d'ensembles en pratique : Une étude de cas

Les opérateurs de jeu ne sont pas seulement des outils théoriques ; ils ont des applications réelles qui peuvent avoir un impact significatif sur les décisions de l'entreprise. Prenons un exemple simplifié de la manière dont une entreprise peut utiliser les opérateurs de jeu pour segmenter sa base de clients en vue de campagnes de marketing ciblées.

Le scénario

Imaginez une entreprise qui vend à la fois en ligne et dans des magasins physiques. Ils disposent de deux ensembles de données distincts :

1. Achats en ligne : Identifiant du client, historique des achats, données démographiques et localisation pour les acheteurs en ligne.
2. Transactions en magasin : Informations similaires pour les clients qui ont fait leurs achats en personne.

Utilisation des opérateurs d'ensemble

Pour obtenir une image complète de tous les clients, l'entreprise doit d'abord utiliser UNION pour combiner les deux ensembles de données en un seul tableau, en supprimant les doublons. Ils disposent ainsi d'une vue unifiée de l'ensemble de leur clientèle.

Ensuite, ils pourraient utiliser INTERSECT pour identifier les clients qui ont acheté à la fois en ligne et en magasin. Ce segment est particulièrement précieux car il est très impliqué dans la marque à travers de multiples canaux.

Pour trouver des opportunités de promotion cross-canal, l'entreprise peut utiliser EXCEPT. Par exemple, SELECT * FROM online_purchases EXCEPT SELECT * FROM in_store_transactions trouverait des clients qui n'ont fait des achats qu'en ligne, mais pas en magasin. L'entreprise pourrait alors cibler ces clients avec des promotions les encourageant à se rendre dans un lieu physique.

Au-delà de la segmentation

Une fois ces segments identifiés, l'entreprise peut aller plus loin en les affinant sur la base de facteurs supplémentaires tels que les données démographiques ou l'historique des achats. Cette connaissance fine de leurs clients leur permet d'adapter leurs campagnes de marketing avec une plus grande précision.

Limites et considérations

Lorsque vous utilisez les opérateurs d'ensemble en SQL, il est essentiel de tenir compte de plusieurs limitations et facteurs susceptibles d'affecter les performances des requêtes, la précision des résultats et la facilité d'utilisation globale.

Compatibilité des types de données et valeurs NULL

Les colonnes correspondantes dans les ensembles de résultats doivent avoir des types de données compatibles. Veillez à la cohérence et à la compatibilité des données entre les ensembles de résultats afin d'éviter les erreurs et les résultats inattendus.

Les opérateurs de set peuvent traiter les valeurs NULL différemment en fonction du SGBD et de l'opérateur concerné. Pour éviter les erreurs, les développeurs doivent comprendre comment les valeurs NULL sont traitées.

Impact sur les performances et lignes en double

Les opérations sur les ensembles peuvent avoir un impact significatif sur les performances des requêtes, en particulier lorsqu'il s'agit d'ensembles de données complexes ou de grande taille. Des facteurs tels que l'indexation, l'optimisation des requêtes et les ressources matérielles peuvent influencer les performances. Les techniques d'optimisation et les stratégies de réglage des performances sont essentielles pour atténuer les goulets d'étranglement.

Par défaut, les opérateurs de définition suppriment les lignes en double du jeu de résultats. Toutefois, dans certains cas, il peut être nécessaire de conserver les lignes en double. Il est important de comprendre le comportement des opérateurs de set en ce qui concerne les lignes dupliquées et d'utiliser les techniques appropriées pour traiter les doublons si nécessaire.

Ordre des résultats et contraintes de mémoire

Les opérateurs d'ensembles ne garantissent pas l'ordre des résultats dans la sortie finale. Si la préservation de l'ordre des résultats est essentielle, des opérations de tri supplémentaires peuvent être nécessaires après l'application des opérateurs d'ensemble.

Les opérations sur les ensembles peuvent consommer beaucoup de mémoire et de ressources, en particulier lorsqu'il s'agit de grands ensembles de données. Les contraintes de mémoire et les limitations de ressources doivent être prises en compte pour éviter une dégradation des performances ou une instabilité du système.

Complexité, maintenabilité et compatibilité entre SGBD

Les requêtes complexes impliquant plusieurs opérateurs d'ensemble, des sous-requêtes et des jointures peuvent être difficiles à comprendre, à maintenir et à déboguer. Pour améliorer la lisibilité et la maintenabilité, les requêtes doivent être concises, bien documentées et modulaires.

La syntaxe et le comportement des opérateurs d'ensemble peuvent varier d'un système de gestion de base de données (SGBD) à l'autre. Il est essentiel de connaître ces différences lorsque vous écrivez des requêtes SQL pour assurer la compatibilité entre les plates-formes.

Conclusion

En résumé, les opérateurs d'ensemble sont des composants essentiels de SQL et sont indispensables pour une manipulation efficace des données.

Ils englobent des fonctions telles que UNION, INTERSECT et EXCEPT et nous offrent des capacités d'analyse de données polyvalentes.

Si vous souhaitez en savoir plus, consultez ce cours sur la jointure de données en SQL.