Лекция 1

Лекция: Основы SQL — Введение, SELECT и фильтрация данных

Цель:

• Понять, что такое SQL и реляционные базы данных.
• Научиться извлекать и фильтровать данные из таблиц.

---

Темы:

1. Введение в SQL и реляционные базы данных

• Что такое реляционная база данных? Основные элементы: таблицы, строки, столбцы.
• Что такое SQL? Почему это важный инструмент для работы с данными.
• Почему PostgreSQL: преимущества этой системы управления базами данных.

2. Основы извлечения данных — SELECT

• Синтаксис SELECT: как извлекать данные из таблицы.
  • Выбор всех данных: SELECT *.
  • Выбор отдельных столбцов: извлечение только необходимых данных.
  • Использование псевдонимов: улучшение читаемости результатов с помощью AS.
  • Ограничение количества строк: использование LIMIT.
  • Сортировка данных: основы ORDER BY.

3. Фильтрация данных — WHERE

• Фильтрация с помощью WHERE:
  • Основные операторы сравнения: =, <>, >, <, >=, <=.
  • Логические операторы:
  • Использование AND, OR и NOT для комбинирования условий.
  • Приоритет операций: порядок выполнения условий.
  • Работа с NULL:
  • Что такое NULL (отсутствие значения).
  • Проверка с помощью ISNULL и IS NOT NULL.

---

1. Введение в SQL и реляционные базы данных

Что такое реляционная база данных?

Реляционная база данных (РБД) — это система хранения данных, где информация организована в виде таблиц.

Каждая таблица состоит из:

• Столбцов (полей) — определяют, какие данные хранятся (например, id, имя, дата рождения).

• Строк (записей) — содержат конкретные данные (например, строка с информацией о пользователе).

Пример таблицы пассажиров в системе авиаперевозок:

passenger_id	first_name	last_name	birth_date
1	Иван	Иванов	1990-05-12
2	Мария	Смирнова	1985-10-30
3	Алексей	Петров	1992-07-25

Реляционные базы называют так, потому что данные в них связаны между таблицами. Например, у нас есть ещё таблица бронирования билетов, где passenger_id указывает, какой пассажир оформил бронирование:  

booking_id	passenger_id	flight_id	status
101	1	2201	Paid
102	2	2203	Unpaid

Эти две таблицы связаны: по passenger_id можно определить, какой пассажир сделал бронь.

---

Что такое SQL? Почему это важный инструмент?

SQL (Structured Query Language) — язык запросов, который позволяет:

• Извлекать данные (SELECT)
• Фильтровать информацию (WHERE)
• Добавлять (INSERT), обновлять (UPDATE) и удалять (DELETE) данные
• Объединять таблицы и анализировать данные (JOIN, GROUP BY)

Почему SQL важен?

• Аналитика: помогает получать статистику, делать отчёты.
• Автоматизация: SQL-запросы можно использовать в дашбордах и скриптах.
• Простота: язык декларативный, понятный даже тем, кто не программист.

Пример простого SQL-запроса:

SELECT 
    first_name, 
    last_name 
FROM passengers 
WHERE birth_date > '1990-01-01';

Выбирает имена пассажиров, родившихся после 1990 года.

---

Почему PostgreSQL?

PostgreSQL — одна из самых популярных СУБД.

Преимущества PostgreSQL:

• Бесплатный и открытый
• Мощный: поддерживает сложные аналитические запросы
• Гибкий: работает не только с таблицами, но и с JSON, геоданными
• Надёжный: используется в крупных проектах (Reddit, Instagram, Booking.com)

Простыми словами, PostgreSQL — это мощная и удобная база данных, которая подходит как для бизнеса, так и для сложных аналитических задач.

2. Основы извлечения данных — SELECT

Извлечение всех данных из таблицы

SELECT * 
FROM bookings.flights;

Выведет все столбцы и строки из таблицы flights.

Выбор отдельных столбцов

SELECT 
    flight_no, 
    departure_airport, 
    arrival_airport 
FROM bookings.flights;

Выведет только номера рейсов и аэропорты отправления/прибытия.

Использование псевдонимов (AS)

SELECT 
    flight_no AS "Рейс", 
    departure_airport AS "Аэропорт вылета", 
    arrival_airport AS "Аэропорт прибытия"
FROM bookings.flights;

Позволяет дать столбцам более удобные названия.

Ограничение количества строк (LIMIT)

SELECT 
    flight_no, 
    departure_airport, 
    arrival_airport 
FROM bookings.flights
LIMIT 5;

Выведет только 5 строк.

Сортировка данных (ORDER BY)

SELECT 
    flight_no, 
    scheduled_departure 
FROM bookings.flights
ORDER BY scheduled_departure DESC;

Сортировка по времени вылета — сначала самые поздние рейсы.

• ASC (от слова "Ascending") означает сортировку в возрастающем порядке. Например, числовые значения будут сортироваться от меньшего к большему, а строковые — от A до Z.
• DESC (от слова "Descending") означает сортировку в убывающем порядке. В этом случае числовые значения будут сортироваться от большего к меньшему, а строковые — от Z до A.

---

3. Фильтрация данных — WHERE

Фильтрация с помощью WHERE

Выберем только рейсы с определённым номером:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE flight_no = 'PG1234';

Выберем рейсы, которые уже вылетели:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE status = 'Departed';

Операторы сравнения

• = — равно
• <> — не равно
• > / < — больше / меньше
• >= / <= — больше или равно / меньше или равно

Пример: выберем рейсы, запланированные после 1 января 2025 года:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE scheduled_departure > '2025-01-01';

Логические операторы: AND, OR, NOT

Выберем все задержанные рейсы из аэропорта SVO:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE departure_airport = 'SVO' AND status = 'Delayed';

Выберем рейсы из SVO или DME:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE departure_airport = 'SVO' OR departure_airport = 'DME';

Исключим рейсы с неизвестным статусом:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE NOT status = 'Cancelled';

Приоритет операций: порядок выполнения условий в WHERE

Когда в SQL-запросе используются AND, OR и NOT, важно понимать, в каком порядке они выполняются.

Приоритет логических операторов:

1. NOT – выполняется первым
2. AND – выполняется вторым
3. OR – выполняется последним

1. Что произойдёт без скобок?

Допустим, у нас есть таблица bookings.flights с рейсами:

flight_id	departure_airport	arrival_airport	actual_departure	status
101	SVO	JFK	2024-01-29 10:00	Departed
102	DME	CDG	NULL	Scheduled
103	LED	SVO	2024-01-30 12:00	Departed
104	DME	LHR	NULL	Canceled

Запрос без скобок:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE departure_airport = 'DME' OR arrival_airport = 'JFK' AND actual_departure IS NOT NULL;

Как SQL его понимает:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE departure_airport = 'DME' OR (arrival_airport = 'JFK' AND actual_departure IS NOT NULL);

Что произойдёт?
В выборку попадут все рейсы из DME (102 и 104)
Рейсы в JFK, которые уже вылетели (101)

Результат: рейсы 101, 102, 104.

---

2. Используем скобки, чтобы изменить логику

Если мы хотим выбрать рейсы, которые:
- Либо вылетают из DME, либо прилетают в JFK,
- Но при этом уже вылетели (actual_departure IS NOT NULL)

Исправленный запрос:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE (departure_airport = 'DME' OR arrival_airport = 'JFK') 
AND actual_departure IS NOT NULL;

Как SQL его понимает:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE (departure_airport = 'DME' OR arrival_airport = 'JFK') 
AND actual_departure IS NOT NULL;

Что теперь произойдёт?
Будут выбраны вылетевшие рейсы (actual_departure IS NOT NULL)
Среди них — только те, которые либо из DME, либо в JFK

Результат: рейс 101.

---

Вывод:

• AND выполняется раньше OR, поэтому без скобок логика может быть не такой, как ожидалось.
• Скобки помогают задать точный порядок выполнения условий.
• При сложных запросах всегда проверяйте логику!

Работа с NULL

Что такое NULL на простом примере?

Представьте, что у вас есть книга контактов с номерами телефонов.

id	name	phone
1	Анна	+7 900 123 45 67
2	Иван	NULL
3	Ольга	+7 901 987 65 43

У Анны и Ольги есть номера телефонов, а у Ивана — NULL.

• NULL ≠ пустая строка
• NULL ≠ 0
• NULL = «Мы не знаем, есть у Ивана номер или нет»

Как работать с NULL в SQL?

Хотим найти всех, у кого нет номера:

SELECT * FROM contacts WHERE phone ISNULL;

Результат: Иван (у него нет номера).

Хотим найти всех, у кого номер указан:

SELECT * FROM contacts WHERE phone IS NOT NULL;

Результат: Анна и Ольга.

Почему важно понимать NULL?

• Если сделать phone = NULL, то ничего не найдётся!
• NULL означает отсутствие информации, а не пустое поле.
• Ошибки в анализе данных: например, при подсчёте среднего (AVG(phone)) NULL-значения игнорируются.

Вернемся к нашей БД

Некоторые рейсы могут не иметь фактического времени вылета (actual_departure = NULL). Выберем такие рейсы:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE actual_departure ISNULL;

Выберем рейсы, которые уже вылетели:

SELECT * 
FROM bookings.flights 
WHERE actual_departure IS NOT NULL;

---

Вывод

• SELECT позволяет извлекать данные
• ORDER BY сортирует их
• LIMIT ограничивает количество строк
• WHERE фильтрует данные
• NULL требует особых проверок (ISNULL, IS NOT NULL)