الربط (SQL)

ينبغي على المبرمجين توخي الحذر عند ربط الجداول باستخدام أعمدة قد تحتوي على قيم فارغة (NULL )، لأن القيمة الفارغة لن تتطابق مع أي قيمة أخرى (ولا حتى مع القيمة الفارغة نفسها)، إلا إذا استخدم شرط الربط صراحةً دالة مركبة تتحقق أولاً من أن أعمدة الربط فارغة NOT NULLقبل تطبيق باقي الشروط. لا يمكن استخدام الربط الداخلي (Inner Join) بأمان إلا في قواعد البيانات التي تضمن سلامة البيانات المرجعية أو حيث يكون من المضمون ألا تحتوي أعمدة الربط على قيم فارغة. تعتمد العديد من قواعد البيانات العلائقية لمعالجة المعاملات على معايير تحديث البيانات ACID ( الذرية، والاتساق، والعزل، والمتانة ) لضمان سلامة البيانات ، مما يجعل الربط الداخلي خيارًا مناسبًا. مع ذلك، عادةً ما تحتوي قواعد بيانات المعاملات أيضًا على أعمدة ربط مرغوبة يُسمح لها بأن تحتوي على قيم فارغة. تستخدم العديد من قواعد البيانات العلائقية ومستودعات البيانات الخاصة بالتقارير عمليات استخراج البيانات وتحويلها وتحميلها (ETL) بكميات كبيرة، مما يجعل ضمان سلامة البيانات المرجعية صعبًا أو مستحيلاً، وينتج عنه أعمدة ربط قد تحتوي على قيم فارغة لا يستطيع كاتب استعلام SQL تعديلها، مما يتسبب في حذف بيانات من عمليات الربط الداخلي دون أي إشارة إلى وجود خطأ. يعتمد اختيار استخدام الربط الداخلي على تصميم قاعدة البيانات وخصائص البيانات. ويمكن عادةً استبدال الربط الداخلي بالربط الخارجي الأيسر عندما تحتوي أعمدة الربط في أحد الجداول على قيم فارغة (NULL).

لا ينبغي استخدام أي عمود بيانات قد يحتوي على قيمة NULL (فارغة) كرابط في عملية الربط الداخلي، إلا إذا كان الهدف هو حذف الصفوف التي تحتوي على قيمة NULL. إذا كان من المقرر إزالة أعمدة الربط التي تحتوي على قيمة NULL من مجموعة النتائج عمدًا، فقد يكون الربط الداخلي أسرع من الربط الخارجي لأن ربط الجدولين والتصفية يتمان في خطوة واحدة ^. في المقابل، قد يؤدي الربط الداخلي إلى بطء شديد في الأداء أو حتى تعطل الخادم عند استخدامه في استعلام ذي حجم كبير مع دوال قاعدة البيانات في عبارة SQL Where. ^{[ 2 ] [ 3 ]} [ ^{4 ]} قد تؤدي الدالة في عبارة SQL Where إلى تجاهل قاعدة البيانات لفهارس الجداول المدمجة نسبيًا. قد تقرأ قاعدة البيانات الأعمدة المحددة من كلا الجدولين وتجري الربط الداخلي بينهما قبل تقليل عدد الصفوف باستخدام عامل التصفية الذي يعتمد على قيمة محسوبة، مما ينتج عنه قدر هائل من المعالجة غير الفعالة.

عند إنشاء مجموعة نتائج من خلال ربط عدة جداول، بما في ذلك الجداول الرئيسية المستخدمة للبحث عن أوصاف نصية كاملة لرموز المعرفات الرقمية ( جدول البحث )، فإن وجود قيمة فارغة (NULL) في أي من المفاتيح الخارجية قد يؤدي إلى حذف الصف بأكمله من مجموعة النتائج، دون أي إشارة إلى وجود خطأ. وينطبق الأمر نفسه على استعلامات SQL المعقدة التي تتضمن ربطًا داخليًا واحدًا أو أكثر وعدة ربطات خارجية، وذلك في حالة وجود قيم فارغة في أعمدة الربط الداخلي.

إن الالتزام بشفرة SQL التي تحتوي على عمليات الربط الداخلي يفترض عدم إدخال أعمدة الربط NULL من خلال التغييرات المستقبلية، بما في ذلك تحديثات البائع وتغييرات التصميم والمعالجة المجمعة خارج قواعد التحقق من صحة بيانات التطبيق مثل تحويلات البيانات وعمليات الترحيل والاستيراد المجمع وعمليات الدمج.

يمكن تصنيف عمليات الربط الداخلية بشكل أكبر إلى عمليات ربط متساوية وعمليات ربط غير متساوية (theta).

الربط المتساوي ، المعروف أيضًا باسم "العملية الوحيدة المؤهلة"، هو نوع محدد من الربط القائم على المقارنة، والذي يستخدم مقارنات المساواة فقط في شرط الربط. استخدام عوامل مقارنة أخرى (مثل ` <--`) يُفقد الربط صفة الربط المتساوي. وقد قدم الاستعلام الموضح أعلاه مثالًا على الربط المتساوي.

SELECT * FROM employee JOIN department ON employee.DepartmentID = department.DepartmentID ;​​​​

يمكننا كتابة عملية الربط المتساوي كما يلي،

SELECT * FROM employee , department WHERE employee.DepartmentID = department.DepartmentID ;​​​​

إذا كانت الأعمدة في عملية الربط المتساوي لها نفس الاسم، فإن SQL-92 يوفر تدوينًا مختصرًا اختياريًا للتعبير عن عمليات الربط المتساوي، وذلك عن طريق USINGالبنية التالية: ^{[ 5 ]}

SELECT * FROM employee INNER JOIN department USING ( DepartmentID );

هذا USINGالتركيب ليس مجرد تحسين شكلي ، إذ تختلف مجموعة النتائج عن تلك الخاصة بالنسخة التي تستخدم الشرط الصريح. تحديدًا، USINGستظهر أي أعمدة مذكورة في القائمة مرة واحدة فقط، باسم غير مؤهل، بدلًا من ظهورها مرة واحدة لكل جدول في عملية الربط. في المثال أعلاه، سيكون هناك DepartmentIDعمود واحد فقط ولن يكون employee.DepartmentIDهناك أي شرط department.DepartmentID.

USINGلا يدعم كل من MS SQL Server و Sybase هذا الشرط.

وصلة طبيعية

The natural join is a special case of equi-join. Natural join (⋈) is a binary operator that is written as (R ⋈ S) where R and S are relations.^[6] The result of the natural join is the set of all combinations of tuples in R and S that are equal on their common attribute names. For an example consider the tables Employee and Dept and their natural join:

Employee Name EmpId DeptName Harry 3415 Finance Sally 2241 Sales George 3401 Finance Harriet 2202 Sales

Dept DeptName Manager Finance George Sales Harriet Production Charles

Employee ${\displaystyle \bowtie }$ Dept Name EmpId DeptName Manager Harry 3415 Finance George Sally 2241 Sales Harriet George 3401 Finance George Harriet 2202 Sales Harriet

This can also be used to define composition of relations. For example, the composition of Employee and Dept is their join as shown above, projected on all but the common attribute DeptName. In category theory, the join is precisely the fiber product.

The natural join is arguably one of the most important operators since it is the relational counterpart of logical AND. Note that if the same variable appears in each of two predicates that are connected by AND, then that variable stands for the same thing and both appearances must always be substituted by the same value. In particular, the natural join allows the combination of relations that are associated by a foreign key. For example, in the above example a foreign key probably holds from Employee.DeptName to Dept.DeptName and then the natural join of Employee and Dept combines all employees with their departments. This works because the foreign key holds between attributes with the same name. If this is not the case such as in the foreign key from Dept.manager to Employee.Name then these columns have to be renamed before the natural join is taken. Such a join is sometimes also referred to as an equi-join.

More formally the semantics of the natural join are defined as follows:

${\displaystyle R\bowtie S=\left\{t\cup s\mid t\in R\ \land \ s\in S\ \land \ {\mathit {Fun}}(t\cup s)\right\}}$,

حيث يمثل Fun دالة منطقية صحيحة للعلاقة r إذا وفقط إذا كانت r دالة. عادةً ما يُشترط أن يكون للعلاقة R و S سمة مشتركة واحدة على الأقل، ولكن إذا تم حذف هذا الشرط، ولم يكن للعلاقة R و S أي سمات مشتركة، فإن الربط الطبيعي يصبح هو الضرب الديكارتي.

يمكن محاكاة عملية الربط الطبيعي باستخدام عناصر كود الأساسية كما يلي. لنفترض أن _{c₁ , ...} , cₘ هي أسماء السمات المشتركة بين R و S ، _{و r₁} , ..., rₙ هي أسماء السمات الفريدة في R، _و s₁ , _... , sₖ هي السمات الفريدة في S. علاوة على _ذلك ، نفترض أن أسماء السمات x₁ , ..., xₘ ليست موجودة في R ولا في S. في الخطوة الأولى، يمكن الآن إعادة تسمية أسماء السمات _{المشتركة} في S.

${\displaystyle T=\rho _{x_{1}/c_{1},\ldots ,x_{m}/c_{m}}(S)=\rho _{x_{1}/c_{1}}(\rho _{x_{2}/c_{2}}(\ldots \rho _{x_{m}/c_{m}}(S)\ldots ))}$

ثم نأخذ حاصل الضرب الديكارتي ونختار الصفوف التي سيتم ضمها:

${\displaystyle U=\pi _{r_{1},\ldots ,r_{n},c_{1},\ldots ,c_{m},s_{1},\ldots ,s_{k}}(P)}$

الربط الطبيعي هو نوع من الربط المتساوي، حيث ينشأ شرط الربط ضمنيًا بمقارنة جميع الأعمدة في كلا الجدولين التي تحمل نفس أسماء الأعمدة في الجدولين المربوطين. يحتوي الجدول المربوط الناتج على عمود واحد فقط لكل زوج من الأعمدة المتطابقة في الاسم. في حال عدم وجود أعمدة تحمل نفس الأسماء، تكون النتيجة ربطًا متقاطعًا .

يتفق معظم الخبراء على أن عمليات الربط الطبيعي (NATURAL JOIN) خطيرة، ولذلك ينصحون بشدة بعدم استخدامها. ^{[ 7 ]} يكمن الخطر في إضافة عمود جديد عن غير قصد، يحمل نفس اسم عمود آخر في جدول آخر. قد يستخدم الربط الطبيعي الحالي هذا العمود الجديد تلقائيًا للمقارنات، مما يؤدي إلى إجراء مقارنات/مطابقات باستخدام معايير مختلفة (من أعمدة مختلفة) عن السابق. وبالتالي، قد ينتج عن استعلام موجود نتائج مختلفة، على الرغم من أن البيانات في الجداول لم تتغير، بل تم توسيعها فقط. لا يُعد استخدام أسماء الأعمدة لتحديد روابط الجداول تلقائيًا خيارًا مناسبًا في قواعد البيانات الكبيرة التي تضم مئات أو آلاف الجداول، حيث سيفرض ذلك قيدًا غير واقعي على اصطلاحات التسمية. غالبًا ما تُصمم قواعد البيانات في العالم الحقيقي ببيانات مفتاح خارجي غير مكتملة بشكل متسق (يُسمح بقيم NULL)، وذلك بسبب قواعد العمل وسياقه. من الممارسات الشائعة تعديل أسماء أعمدة البيانات المتشابهة في جداول مختلفة، وهذا النقص في الاتساق الصارم يجعل الربط الطبيعي مفهومًا نظريًا للنقاش.

يمكن التعبير عن استعلام الربط الداخلي المذكور أعلاه كربط طبيعي بالطريقة التالية:

SELECT * FROM employee NATURAL JOIN department ;

كما هو الحال مع الشرط الصريح USING، يظهر عمود واحد فقط باسم DepartmentID في الجدول المدمج، بدون أي مُحدِّد:

معرف القسم	اسم عائلة الموظف	اسم القسم.
34	سميث	الأعمال المكتبية
33	جونز	هندسة
34	روبنسون	الأعمال المكتبية
33	هايزنبرغ	هندسة
31	رافيرتي	مبيعات

تدعم قواعد بيانات PostgreSQL وMySQL وOracle عمليات الربط الطبيعي، بينما لا تدعمها قواعد بيانات Microsoft T-SQL وIBM DB2. تكون الأعمدة المستخدمة في الربط ضمنية، لذا لا يُظهر رمز الربط الأعمدة المتوقعة، وقد يؤدي تغيير أسماء الأعمدة إلى تغيير النتائج. في معيار SQL:2011 ، تُعد عمليات الربط الطبيعي جزءًا من حزمة F401 الاختيارية، "جدول الربط الموسع".

في العديد من بيئات قواعد البيانات، يتم التحكم في أسماء الأعمدة من قِبل مُورّد خارجي، وليس من قِبل مُطوّر الاستعلام. يفترض الربط الطبيعي ثباتًا واتساقًا في أسماء الأعمدة، وهو ما قد يتغير أثناء ترقيات الإصدارات التي يفرضها المُورّد.

نتيجة عملية الربط الخارجي الأيسر (أو ببساطة الربط الأيسر ) للجدولين A وB تحتوي دائمًا على جميع صفوف الجدول "الأيسر" (A)، حتى لو لم يجد شرط الربط أي صف مطابق في الجدول "الأيمن" (B). هذا يعني أنه إذا ONتطابق الشرط مع صفر (0) صفوف في B (لصف معين في A)، فسيظل الربط يُرجع صفًا في النتيجة (لذلك الصف) - ولكن بقيمة NULL في كل عمود من B. يُرجع الربط الخارجي الأيسر جميع القيم من الربط الداخلي بالإضافة إلى جميع القيم في الجدول الأيسر التي لا تتطابق مع الجدول الأيمن، بما في ذلك الصفوف التي تحتوي على قيم NULL (فارغة) في عمود الربط.

على سبيل المثال، يسمح لنا هذا بالعثور على قسم الموظف، ولكنه لا يزال يعرض الموظفين الذين لم يتم تعيينهم في قسم (على عكس مثال الربط الداخلي أعلاه، حيث تم استبعاد الموظفين غير المعينين من النتيجة).

مثال على عملية الربط الخارجي الأيسر ( OUTERالكلمة المفتاحية اختيارية)، مع صف النتيجة الإضافي (مقارنةً بعملية الربط الداخلي) مكتوبًا بخط مائل:

SELECT * FROM employee LEFT OUTER JOIN department ON employee.DepartmentID = department.DepartmentID ;​​​​

حدد جميع البيانات من جدول الموظفين وجدول الأقسام حيث يكون معرف القسم في جدول الموظفين مساوياً لمعرف القسم في جدول الأقسام .

استعلم عن جميع البيانات من جدول الموظفين وجدول الأقسام حيث يكون معرف القسم في جدول الموظفين مساويًا لمعرف القسم في جدول الأقسام

استعلم عن جميع البيانات من جدول الموظفين وجدول الأقسام الخارجية حيث يكون معرف القسم في جدول الموظفين مساويًا لمعرف القسم في جدول الأقسام .

يُشبه الربط الخارجي الأيمن (أو الربط الأيمن ) الربط الخارجي الأيسر إلى حد كبير، باستثناء عكس ترتيب الجداول. سيظهر كل صف من الجدول "الأيمن" (ب) في الجدول المُدمج مرة واحدة على الأقل. إذا لم يكن هناك صف مطابق من الجدول "الأيسر" (أ)، فستظهر قيمة NULL في أعمدة الجدول أ للصفوف التي لا يوجد لها تطابق في الجدول ب.

تُعيد عملية الربط الخارجي الأيمن جميع القيم من الجدول الأيمن والقيم المطابقة من الجدول الأيسر (قيمة فارغة في حالة عدم وجود شرط ربط مطابق). على سبيل المثال، يُتيح لنا هذا العثور على كل موظف وقسمه، مع إمكانية عرض الأقسام التي لا يوجد بها موظفون.

فيما يلي مثال على عملية الربط الخارجي الأيمن (الكلمة OUTERالمفتاحية اختيارية)، مع تمييز صف النتائج الإضافي بخط مائل:

SELECT * FROM employee RIGHT OUTER JOIN department ON employee.DepartmentID = department.DepartmentID ;​​​​

تُعتبر عمليات الربط الخارجي الأيمن والأيسر متكافئة وظيفيًا. لا توفر أي منهما وظائف لا توفرها الأخرى، لذا يمكن استبدال عمليات الربط الخارجي الأيمن والأيسر ببعضها البعض طالما تم تبديل ترتيب الجدول.

من الناحية النظرية، يجمع الربط الخارجي الكامل بين تأثير تطبيق الربط الخارجي الأيسر والأيمن. عندما لا تتطابق الصفوف في الجداول المربوطة خارجيًا بالكامل، ستحتوي مجموعة النتائج على قيم فارغة (NULL) لكل عمود في الجدول الذي لا يوجد له صف مطابق. أما بالنسبة للصفوف المتطابقة، فسيتم إنتاج صف واحد في مجموعة النتائج (يحتوي على أعمدة مُعبأة من كلا الجدولين).

على سبيل المثال، يسمح لنا هذا برؤية كل موظف موجود في قسم ما وكل قسم لديه موظف، ولكن أيضًا برؤية كل موظف ليس جزءًا من قسم ما وكل قسم ليس لديه موظف.

مثال على عملية ربط خارجي كاملة (الكلمة OUTERالمفتاحية اختيارية):

SELECT * FROM employee FULL OUTER JOIN department ON employee.DepartmentID = department.DepartmentID ;​​​​

لا تدعم بعض أنظمة قواعد البيانات وظيفة الربط الخارجي الكاملة بشكل مباشر، ولكنها تستطيع محاكاتها باستخدام الربط الداخلي واستعلامات UNION ALL لصفوف الجدول الواحد من الجدولين الأيسر والأيمن على التوالي. ويمكن أن يظهر المثال نفسه كما يلي:

استعلم عن اسم عائلة الموظف ، ورقم القسم ، واسم القسم ، ورقم القسم من جدول الموظفين ، مع ربطه بجدول الأقسام بناءً على تطابق رقم القسم .​الاتحاد للجميعاستعلم عن اسم عائلة الموظف ، ومعرف القسم ، وقيمة NULL كنص ( 20 حرفًا )، وقيمة NULL كعدد صحيح من جدول الموظفين حيث لا يوجد سجل في جدول الأقسام حيث يكون معرف القسم في جدول الموظفين مساويًا لمعرف القسم في جدول الأقسام .الاتحاد للجميعSELECT cast ( NULL as varchar ( 20 )), cast ( NULL as integer ), department . DepartmentName , department . DepartmentID FROM department WHERE NOT EXISTS ( SELECT * FROM employee WHERE employee . DepartmentID = department . DepartmentID )

ويمكن اتباع نهج آخر وهو UNION ALL من left outer join و right outer join MINUS inner join.

إذا كان هناك جدولان منفصلان للموظفين، واستعلام يطلب الموظفين في الجدول الأول الذين ينتمون إلى نفس بلد الموظفين في الجدول الثاني، فيمكن استخدام عملية ربط عادية للعثور على جدول الإجابة. مع ذلك، فإن جميع معلومات الموظفين موجودة في جدول واحد كبير. ^{[ 11 ]}

لنفترض وجود جدول معدل Employeeمثل الجدول التالي:

مثال على استعلام الحل قد يكون كما يلي:

SELECTF.EmployeeID,F.LastName,S.EmployeeID,S.LastName,F.CountryFROMEmployeeFINNERJOINEmployeeSONF.Country=S.CountryWHEREF.EmployeeID<S.EmployeeIDORDERBYF.EmployeeID,S.EmployeeID;

Which results in the following table being generated.

For this example:

• F and S are aliases for the first and second copies of the employee table.
• The condition F.Country = S.Country excludes pairings between employees in different countries. The example question only wanted pairs of employees in the same country.
• The condition F.EmployeeID < S.EmployeeID excludes pairings where the EmployeeID of the first employee is greater than or equal to the EmployeeID of the second employee. In other words, the effect of this condition is to exclude duplicate pairings and self-pairings. Without it, the following less useful table would be generated (the table below displays only the "Germany" portion of the result):

Only one of the two middle pairings is needed to satisfy the original question, and the topmost and bottommost are of no interest at all in this example.

Three fundamental algorithms for performing a binary join operation exist: nested loop join, sort-merge join and hash join. Worst-case optimal join algorithms are asymptotically faster than binary join algorithms for joins between more than two relations in the worst case.

Join indexes are database indexes that facilitate the processing of join queries in data warehouses: they are currently (2012) available in implementations by Oracle^[14] and Teradata.^[15]

في تطبيق Teradata، تُحدد الأعمدة المحددة، أو دوال التجميع على الأعمدة، أو مكونات أعمدة التاريخ من جدول واحد أو أكثر، باستخدام صيغة مشابهة لتعريف عرض قاعدة البيانات : يمكن تحديد ما يصل إلى 64 عمودًا/تعبيرًا عموديًا في فهرس ربط واحد. اختياريًا، يمكن أيضًا تحديد عمود يُحدد المفتاح الأساسي للبيانات المركبة: في الأجهزة المتوازية، تُستخدم قيم الأعمدة لتقسيم محتويات الفهرس عبر أقراص متعددة. عند تحديث جداول المصدر تفاعليًا من قِبل المستخدمين، يتم تحديث محتويات فهرس الربط تلقائيًا. أي استعلام تُحدد فيه عبارة WHERE أي مجموعة من الأعمدة أو التعبيرات العمودية التي تُمثل مجموعة فرعية دقيقة من تلك المُحددة في فهرس الربط (ما يُسمى "استعلام التغطية") سيؤدي إلى الرجوع إلى فهرس الربط، بدلًا من الجداول الأصلية وفهارسها، أثناء تنفيذ الاستعلام.

يقتصر تطبيق أوراكل على استخدام فهارس الخرائط النقطية . يُستخدم فهرس الربط بالخرائط النقطية للأعمدة ذات العدد القليل من القيم المميزة (أي الأعمدة التي تحتوي على أقل من 300 قيمة مميزة، وفقًا لوثائق أوراكل): فهو يجمع الأعمدة ذات العدد القليل من القيم المميزة من جداول متعددة ذات صلة. المثال الذي تستخدمه أوراكل هو نظام إدارة مخزون، حيث يُوفر موردون مختلفون أجزاءً مختلفة. يحتوي المخطط على ثلاثة جداول مرتبطة: جدولان رئيسيان، هما الجزء والمورد، وجدول فرعي، هو المخزون. الجدول الأخير هو جدول متعدد إلى متعدد يربط المورد بالجزء، ويحتوي على أكبر عدد من الصفوف. لكل جزء نوع جزء، ولكل مورد مقره في الولايات المتحدة، وله عمود ولاية. لا يوجد أكثر من 60 ولاية وإقليمًا في الولايات المتحدة، ولا يوجد أكثر من 300 نوع جزء. يتم تعريف فهرس الربط بالخرائط النقطية باستخدام ربط قياسي بين ثلاثة جداول، مع تحديد عمودي نوع الجزء وولاية المورد للفهرس. ومع ذلك، يتم تعريفها في جدول المخزون، على الرغم من أن العمودين Part_Type و Supplier_State "مستعاران" من Supplier و Part على التوالي.

أما بالنسبة لـ Teradata، فإن فهرس ربط الخرائط النقطية من Oracle لا يُستخدم إلا للإجابة على استعلام عندما تحدد عبارة WHERE الخاصة بالاستعلام أعمدة تقتصر على تلك الموجودة في فهرس الربط.

تسمح بعض أنظمة قواعد البيانات للمستخدم بفرض قراءة الجداول في عملية الربط بترتيب معين. يُستخدم هذا الخيار عندما يختار مُحسِّن الربط قراءة الجداول بترتيب غير فعال. على سبيل المثال، في MySQL، يقرأ الأمر STRAIGHT_JOINالجداول بالترتيب المذكور في الاستعلام تمامًا. ^{[ 16 ]}