Общее введение, типы данных и средства определения доменов

Типы данных SQL

Данные, хранящиеся в столбцах таблиц SQL -ориентированной базы данных, являются типизированными, т. е. представляют собой значения одного из типов данных, предопределенных в языке SQL или определяемых пользователями путем применения соответствующих средств языка. Для этого при определении таблицы каждому ее столбцу назначается некоторый тип данных (или домен), и в дальнейшем СУБД должна следить, чтобы в каждом столбце каждой строки каждой таблицы присутствовали только допустимые значения. В этом разделе мы обсудим систему типов языка SQL.

Все допустимые в SQL типы данных, которые можно использовать при определении столбцов^{7А также переменных, параметров и других типизированных объектов языка SQL, которые мы не затрагиваем в этом курсе.}, разбиваются на следующие категории^{8В этот список не включен тип данных XML, поскольку в данном курсе вообще не рассматриваются проблемы управления базами XML-данных.}:

• точные числовые типы (exact numerics);
• приближенные числовые типы (approximate numerics);
• типы символьных строк (character strings);
• типы битовых строк (bit strings) ^{9Спецификация предопределенного типа данных битовых строк была удалена в стандарте SQL:2003. Но поскольку эта спецификация появилась только в SQL:1999, мы сочли уместным оставить в курсе обсуждение этого типа данных.} ;
• типы даты и времени (datetimes);
• типы временных интервалов (intervals);
• булевский тип (Booleans);
• типы коллекций (collection types);
• анонимные строчные типы (anonymous row types);
• типы, определяемые пользователем (user-defined types);
• ссылочные типы (reference types).

В столбцах таблиц, определенных на любых типах данных, наряду со значениями этих типов, допускается сохранение неопределенного значения, которое обозначается ключевым словом NULL. В языке определено, что результатом выражений вида x a_op NULL, NULL a_op x, NULL a_op NULL является NULL для всех арифметических операций a_op ( +, - и т. д.), допустимых для типа данных выражения x (выражение NULL a_op NULL является допустимым для любой арифметической операции a_op ). Также по определению полагается, что значением выражений x comp_op NULL, NULL comp_op x, NULL comp_op NULL для всех операций сравнения ( =, >, < и т. д.), определенных для типа выражения x, является третье логическое значение unknown ^{10См. ниже Булевский тип .} (выражение NULL comp_op NULL является допустимым для любой операции сравнения comp_op ).

Tочные числовые типы

К категории точных числовых типов в SQL относятся те типы, значения которых точно представляют числа. Типы данных этой категории распадаются на две части: истинно целые типы ( INTEGER и SMALLINT ) и типы, допускающие наличие дробной части ( NUMERIC и DECIMAL ). Охарактеризуем эти типы данных более подробно.

Истинно целые типы

• Тип INTEGER. Тип служит для представления целых чисел. Точность чисел (число сохраняемых бит) определяется в реализации. При определении столбца данного типа достаточно указать просто INTEGER.
• Тип SMALLINT. Тип также служит для представления целых чисел. Точность определяется в реализации, но она не должна быть больше точности типа INTEGER. При определении столбца указывается просто SMALLINT. ^{11Следует подчеркнуть, что в стандарте SQL не определяется число байт, занимаемых при хранении в памяти значений целых типов. Не следует думать, что в SQL для хранения значения типа INTEGER требуется четыре байта, а SMALLINT требует двух байтов.}
• Литералы типов целых чисел представляются в виде строк символов, изображающих десятичные числа; в начале строки могут присутствовать символы " + " или " - " (если символ знака отсутствует, подразумевается " + "). Примеры литералов типов   INTEGER и SMALLINT: 1826545, 876.

Точные типы, допускающие наличие дробной части

• Тип NUMERIC. На самом деле, это не просто тип данных, а параметризуемый тип. При определении столбца можно указать спецификацию NUMERIC (p, s), где p и s – литералы   истинно целого типа, и p задает точность значений (число сохраняемых бит), а s – шкалу (число десятичных цифр в дробной части). Задаваемая шкала не должна быть отрицательной и не должна превышать значение точности. При определении столбца можно использовать сокращенные формы спецификации типа – NUMERIC и NUMERIC (p). Первая форма предполагает использование точности, определяемое по умолчанию в реализации, и шкалы, равной нулю, а вторая – использование заданной точности и шкалы, равной нулю. Допустимые диапазоны значений p и s определяются в реализации.
• Тип DECIMAL. Этот тип аналогичен типу NUMERIC. Отличие состоит в том, что если при определении столбца типа DECIMAL задается точность p, то на самом деле используется точность m, определяемая в реализации, такая, что m > p. Шкала всегда устанавливается такой, как явно или неявно (по умолчанию) задается. При указании типа столбца можно использовать спецификации DECIMAL, DECIMAL (p) и DECIMAL (p, s).
• Литералы   типов точных чисел, допускающих наличие дробной части, представляются в виде строк символов, изображающих десятичные числа, в начале которых могут присутствовать символы " + " или " - " (если символ знака отсутствует, подразумевается " + "), а внутри последовательности цифр может присутствовать символ " .". Примеры литералов типов   NUMERIC и DECIMAL: 125, 26.36.

Приближенные числовые типы

К категории приближенных числовых типов в SQL относятся те типы, значения которых представляют числа приближенным образом. Приближенные числа представляются в виде пары <мантисса, порядок>, где мантисса состоит из значащих цифр числа, а порядок определяет реальный размер числа. В реализациях приближенным числовым типам   SQL обычно соответствуют типы с плавающей точкой. В SQL поддерживаются три варианта приближенных числовых типов.

• Тип REAL. Значения типа соответствуют числам с плавающей точкой одинарной точности. Точность определяется в реализации, но обычно совпадает с точностью одинарной плавающей арифметики, поддерживаемой на аппаратной платформе, которая используется реализацией. При определении столбца указывается просто REAL.
• Тип DOUBLE PRECISION. Точность значений этого типа определяется в реализации, но она должна быть больше точности типа REAL. Обычно приближенным числам SQL с двойной точностью соответствуют поддерживаемые аппаратурой числа с плавающей точкой двойной точности. При определении столбца указывается просто DOUBLE PRECISION.
• Тип FLOAT. Это параметризуемый тип, значение параметра p которого задает необходимую точность значений. Требуется, чтобы реально обеспечиваемая реализацией точность значений была не меньше p. Допустимый диапазон значений параметра p определяется в реализации. При определении столбца можно указать либо FLOAT (p), либо просто FLOAT. В последнем случае подразумевается точность, определяемая реализацией по умолчанию.
• Литералы   приближенных числовых типов представляются в виде литерала   точного числового типа, за которым могут следовать символ " E " и литерал целого числового типа. Примеры литералов   приближенных числовых типов: 123, 123.12, 123E12, 123.12E12. Литеральное выражение xEy представляет значение x*(10^y).

Типы символьных строк

В SQL определены три параметризуемых типа символьных строк: CHARACTER (или CHAR ), CHARACTER VARYING (или CHAR VARYING, или VARCHAR ) и CHARACTER LARGE OBJECT (или CLOB ). ^{12В контексте локализации SQL -ориентированной СУБД (средства локализации входят в стандарт языка) можно определить еще три типа символьных строк – NATIONAL CHARACTER, NATIONAL CHARACTER VARYING и NATIONAL CHARACTER LARGE OBJECT. Аспекты интернационализации и локализации составляют отдельное измерение языка и не обсуждаются в данном курсе.}

• Тип CHARACTER. Значениями типа являются символьные строки. Конкретный набор допустимых символов определяется в реализации, но, как правило, включает набор символов ASCII. При определении столбца допускается использование спецификаций CHARACTER (x) и просто CHARACTER. Последний вариант эквивалентен заданию CHARACTER (1). После определения столбца типа CHARACTER (x) СУБД будет резервировать место для хранения x символов этого столбца во всех строках соответствующей таблицы. Если, например, определен столбец типа CHARACTER (8) и в некоторой строке таблицы в него заносится символьная строка длиной пять символов, то реально будут храниться восемь символов, последние три из которых будут пробелами ^{13Именно пробелами, а не "пустыми" символами!}.
• Тип CHARACTER VARYING. При определении столбца допускается использование спецификаций CHARACTER VARYING (x) и просто CHARACTER VARYING. Последний вариант эквивалентен заданию CHARACTER VARYING (1). Если в некоторой таблице определяется столбец типа CHARACTER VARYING (x), то в каждой строке этой таблицы значения данного столбца будут занимать ровно столько места, сколько требуется для сохранения соответствующей символьной строки (но ни одна такая строка не может состоять более чем из x символов). ^{14Максимально допустимая длина строк постоянного и переменного размера (значение параметра x ) определяется в реализации.}
• Определен ряд операций, которые можно выполнять над символьными строками. Перечислим некоторые из них.
  • Операция конкатенации (обозначается в виде " || ") возвращает символьную строку, произведенную путем соединения строк-операндов в том порядке, в каком они заданы.
  • Функция выделения подстроки ( SUBSTRING ) принимает три аргумента – строку, номер начальной позиции и длину – и возвращает строку, выделенную из строки-аргумента в соответствии со значениями двух последних параметров.
  • Функция UPPER возвращает строку, в которой все строчные буквы строки-аргумента заменяются прописными. Функция LOWER, наоборот, заменяет в заданной строке все прописные буквы строчными.
  • Функция определения длины ( CHARACTER_LENGTH, OCTET_LENGTH, BIT_LENGTH ) возвращает длину заданной символьной строки в символах, октетах или битах (в зависимости от вида вычисляющей функции) в виде целого числа.
  • Функция определения позиции ( POSITION ) определяет первую позицию в строке S, с которой в нее входит заданная строка S1 (если не входит, то возвращается значение нуль).
• Тип CHARACTER LARGE OBJECT. Этот тип данных предназначен для определения столбцов, хранящих большие и разные по размеру группы символов. При определении столбца задается спецификация CLOB (z), где z задает максимальный размер соответствующей группы символов. Максимально возможное значение параметра z определяется в реализации, но, очевидно, что оно должно быть существенно больше максимально возможного значения параметра x, присутствующего в типах CHAR и CHAR VARYING. ^{15Поскольку значения z могут быть очень большими, допускается сокращенная форма их задания в виде nK, nM и nG, где n – положительное целое число, а K, M и G означают кило, мега и гига соответственно.}
• Литералы   типов символьных строк представляются в виде последовательностей символов, заключенных в одинарные или двойные кавычки. В первом случае среди набора символов литерала допускается наличие символов двойной кавычки, а во втором – символов одинарной кавычки. Примеры литералов   символьных строк: ’ABCDEF’, ’Ab"Ctd’, "Fbcdef", "ab’cdtF".