1. 概述

函数在计算机语言的使用中贯穿始终,在 SQL 中我们也可以使用函数对检索出来的数据进行函数操作,比如求某列数据的平均值,或者求字符串的长度等。从函数定义的角度出发,我们可以将函数分成内置函数和自定义函数。在 SQL 语言中,同样也包括了内置函数和自定义函数。内置函数是系统内置的通用函数,而自定义函数是我们根据自己的需要编写的,下面讲解的是 SQL 的内置函数。

你需要从以下几个方面掌握 SQL 函数:

  1. 什么是 SQL 函数?
  2. 内置的 SQL 函数都包括哪些?
  3. 如何使用 SQL 函数对一个数据表进行操作,比如针对一个王者荣耀的英雄数据库,我们可以使用这些函数完成哪些操作?
  4. 什么情况下使用 SQL 函数?为什么使用 SQL 函数有时候会带来问题?

2. 什么是 SQL 函数

当我们学习编程语言的时候,也会遇到函数。函数的作用是什么呢?它可以把我们经常使用的代码封装起来,需要的时候直接调用即可。这样既提高了代码效率,又提高了可维护性。

SQL 中的函数一般是在数据上执行的,可以很方便地转换和处理数据。一般来说,当我们从数据表中检索出数据之后,就可以进一步对这些数据进行操作,得到更有意义的结果,比如返回指定条件的函数,或者求某个字段的平均值等。

3. 常用的 SQL 函数有哪些

SQL 提供了一些常用的内置函数,当然你也可以自己定义 SQL 函数。SQL 的内置函数对于不同的数据库软件来说具有一定的通用性,我们可以把内置函数分成四类:

  1. 算术函数
  2. 字符串函数
  3. 日期函数
  4. 转换函数

这 4 类函数分别代表了算术处理、字符串处理、日期处理、数据类型转换,它们是 SQL 函数常用的划分形式,你可以思考下,为什么是这 4 个维度?

函数是对提取出来的数据进行操作,那么数据表中字段类型的定义有哪几种呢?

我们经常会保存一些数值,不论是整数类型,还是浮点类型,实际上对应的就是数值类型。同样我们也会保存一些文本内容,可能是人名,也可能是某个说明,对应的就是字符串类型。此外我们还需要保存时间,也就是日期类型。那么针对数值、字符串和日期类型的数据,我们可以对它们分别进行算术函数、字符串函数以及日期函数的操作。如果想要完成不同类型数据之间的转换,就可以使用转换函数。

3.1 算术函数

算术函数,顾名思义就是对数值类型的字段进行算术运算。

常用的算术函数及含义如下表所示:

sql-function-arithmetic

这里我举一些简单的例子,来体会下:

SELECT ABS(-2) -- 运行结果为 2。

SELECT MOD(101,3) -- 运行结果 2。

SELECT ROUND(37.25,1) --运行结果 37.3。

3.2 字符串函数

常用的字符串函数操作包括了字符串拼接,大小写转换,求长度以及字符串替换和截取等。

具体的函数名称及含义如下表所示:

sql-function-string

这里同样有一些简单的例子,你可以自己运行下:

SELECT CONCAT('abc', 123) --运行结果为 abc123。

SELECT LENGTH('你好') --运行结果为 6。

SELECT CHAR_LENGTH('你好') --运行结果为 2。

SELECT LOWER('ABC') --运行结果为 abc。

SELECT UPPER('abc') --运行结果 ABC。

SELECT REPLACE('fabcd', 'abc', 123) --运行结果为 f123d。

SELECT SUBSTRING('fabcd', 1,3) --运行结果为 fab。

3.3 日期函数

日期函数是对数据表中的日期进行处理,常用的函数包括:

sql-function-date

下面是一些简单的例子,你可自己运行下:

SELECT CURRENT_DATE() --运行结果为 2019-04-03。

SELECT CURRENT_TIME() --运行结果为 21:26:34。

SELECT CURRENT_TIMESTAMP() --运行结果为 2019-04-03 21:26:34。

SELECT EXTRACT(YEAR FROM '2019-04-03') --运行结果为 2019。

SELECT DATE('2019-04-01 12:00:05') --运行结果为 2019-04-01。

这里需要注意的是,DATE 日期格式必须是 yyyy-mm-dd 的形式。

如果要进行日期比较,就要使用 DATE 函数,不要直接使用日期与字符串进行比较,我会在后面的例子中讲具体的原因。

3.4 转换函数

转换函数可以转换数据之间的类型,常用的函数如下表所示:

sql-function-cast

这两个函数不像其他函数,看一眼函数名就知道代表什么、如何使用。下面举了这两个函数的例子,你需要自己运行下:

SELECT CAST(123.123 AS INT) -- 运行结果会报错。

SELECT CAST(123.123 AS DECIMAL(8,2)) -- 运行结果为 123.12。

SELECT COALESCE(null,1,2) --运行结果为 1。

CAST 函数在转换数据类型的时候,不会四舍五入,如果原数值有小数,那么转换为整数类型的时候就会报错。不过你可以指定转化的小数类型,在 MySQL 和 SQL Server 中,你可以用DECIMAL(a,b)来指定,其中 a 代表整数部分和小数部分加起来最大的位数,b 代表小数位数,比如DECIMAL(8,2)代表的是精度为 8 位(整数加小数位数最多为 8 位),小数位数为 2 位的数据类型。所以SELECT CAST(123.123 AS DECIMAL(8,2))的转换结果为 123.12。

4. SQL实战练习

我们这里使用的表和数据请参考之前的文章

4.1 ROUND函数

首先显示英雄以及他的物攻成长,对应字段为attack_growth。我们让这个字段精确到小数点后一位,需要使用的是算术函数里的 ROUND 函数。

SELECT name, ROUND(attack_growth,1) FROM heros

代码中,ROUND(attack_growth,1)中的attack_growth代表想要处理的数据,“1”代表四舍五入的位数,也就是我们这里需要精确到的位数。

运行结果如下:

heros-func-1

4.2 MAX函数

假设我们想显示英雄最大生命值的最大值,就需要用到 MAX 函数。在数据中,“最大生命值”对应的列数为hp_max,在代码中的格式为MAX(hp_max)

SELECT MAX(hp_max) FROM heros

运行结果为 9328。

假如我们想要知道最大生命值最大的是哪个英雄,以及对应的数值,就需要分成两个步骤来处理:首先找到英雄的最大生命值的最大值,即SELECT MAX(hp_max) FROM heros,然后再筛选最大生命值等于这个最大值的英雄,如下所示。

SELECT name, hp_max 
FROM heros 
WHERE hp_max = (SELECT MAX(hp_max) FROM heros)

运行结果如下:

heros-func-2

4.3 CHAR_LENGTH函数

假如我们想显示英雄的名字,以及他们的名字字数,需要用到CHAR_LENGTH函数。

SELECT CHAR_LENGTH(name), name FROM heros

运行结果如下:

heros-func-3

4.4 EXTRACT函数

假如想要提取英雄上线日期(对应字段 birthdate)的年份,只显示有上线日期的英雄即可(有些英雄没有上线日期的数据,不需要显示),这里我们需要使用 EXTRACT 函数,提取某一个时间元素。所以我们需要筛选上线日期不为空的英雄,即WHERE birthdate is not null,然后再显示他们的名字和上线日期的年份。

 SELECT name, EXTRACT(YEAR FROM birthdate) AS birthdate 
 FROM heros 
 WHERE birthdate is NOT NULL

或者使用如下形式:

SELECT name, YEAR(birthdate) AS birthdate 
FROM heros 
WHERE birthdate is NOT NULL

运行结果如下:

heros-func-4

4.5 DATE函数

假设我们需要找出在 2016 年 10 月 1 日之后上线的所有英雄。这里我们可以采用 DATE 函数来判断 birthdate 的日期是否大于 2016-10-01,即WHERE DATE(birthdate)>'2016-10-01',然后再显示符合要求的全部字段信息,即:

SELECT * 
FROM heros 
WHERE DATE(birthdate)>'2016-10-01'

需要注意的是下面这种写法是不安全的:

SELECT * 
FROM heros 
WHERE birthdate>'2016-10-01'

因为很多时候你无法确认 birthdate 的数据类型是字符串,还是 datetime 类型,如果你想对日期部分进行比较,那么使用DATE(birthdate)来进行比较是更安全的。

运行结果如下:

heros-func-5

4. 6 AVG函数

假设我们需要知道在 2016 年 10 月 1 日之后上线英雄的平均最大生命值、平均最大法力和最高物攻最大值。同样我们需要先筛选日期条件,即WHERE DATE(birthdate)>'2016-10-01',然后再选择AVG(hp_max), AVG(mp_max), MAX(attack_max)字段进行显示。

 SELECT AVG(hp_max), AVG(mp_max), MAX(attack_max) 
 FROM heros 
 WHERE DATE(birthdate)>'2016-10-01'

运行结果如下:

heros-func-6

5. 为什么使用 SQL 函数会带来问题

尽管 SQL 函数使用起来会很方便,但我们使用的时候还是要谨慎,因为你使用的函数很可能在运行环境中无法工作,这是为什么呢?

如果你学习过编程语言,就会知道语言是有不同版本的,比如 Python 会有 2.7 版本和 3.x 版本,不过它们之间的函数差异不大,也就在 10% 左右。但我们在使用 SQL 语言的时候,不是直接和这门语言打交道,而是通过它使用不同的数据库软件,即 DBMS。DBMS 之间的差异性很大,远大于同一个语言不同版本之间的差异。实际上,只有很少的函数是被 DBMS 同时支持的。比如,大多数 DBMS 使用(||)或者(+)来做拼接符,而在 MySQL 中的字符串拼接函数为Concat()。大部分 DBMS 会有自己特定的函数,这就意味着采用 SQL 函数的代码可移植性是很差的,因此在使用函数的时候需要特别注意。

6. 关于大小写的规范

细心的人可能会发现,我在写 SELECT 语句的时候用的是大写,而你在网上很多地方,包括你自己写的时候可能用的是小写。实际上在 SQL 中,关键字和函数名是不用区分字母大小写的,比如 SELECT、WHERE、ORDER、GROUP BY 等关键字,以及 ABS、MOD、ROUND、MAX 等函数名。

不过在 SQL 中,你还是要确定大小写的规范,因为在 Linux 和 Windows 环境下,你可能会遇到不同的大小写问题。

比如 MySQL 在 Linux 的环境下,数据库名、表名、变量名是严格区分大小写的,而字段名是忽略大小写的。

而 MySQL 在 Windows 的环境下全部不区分大小写。

这就意味着如果你的变量名命名规范没有统一,就可能产生错误。这里有一个有关命名规范的建议:

  1. 关键字和函数名称全部大写;
  2. 数据库名、表名、字段名称全部小写;
  3. SQL 语句必须以分号结尾。

虽然关键字和函数名称在 SQL 中不区分大小写,也就是如果小写的话同样可以执行,但是数据库名、表名和字段名在 Linux MySQL 环境下是区分大小写的,因此建议你统一这些字段的命名规则,比如全部采用小写的方式。同时将关键词和函数名称全部大写,以便于区分数据库名、表名、字段名。

7. 总结

函数对于一门语言的重要性毋庸置疑,我们在写 Python 代码的时候,会自己编写函数,也会使用 Python 内置的函数。在 SQL 中,使用函数的时候需要格外留意。不过如果工程量不大,使用的是同一个 DBMS 的话,还是可以使用函数简化操作的,这样也能提高代码效率。只是在系统集成,或者在多个 DBMS 同时存在的情况下,使用函数的时候就需要慎重一些。

比如CONCAT()是字符串拼接函数,在 MySQL 和 Oracle 中都有这个函数,但是在这两个 DBMS 中作用却不一样,CONCAT函数在 MySQL 中可以连接多个字符串,而在 Oracle 中CONCAT函数只能连接两个字符串,如果要连接多个字符串就需要用(||)连字符来解决。