深入理解SQL的四种连接-左外连接、右外连接、内连接、全连接

1、内联接（典型的联接运算，使用像 =  或 <> 之类的比较运算符）。包括相等联接和自然联接。    
内联接使用比较运算符根据每个表共有的列的值匹配两个表中的行。例如，检索 students和courses表中学生标识号相同的所有行。  
   
2、外联接。外联接可以是左向外联接、右向外联接或完整外部联接。    
在 from子句中指定外联接时，可以由下列几组关键字中的一组指定：    
1）left  join或left outer join    
左向外联接的结果集包括  left outer子句中指定的左表的所有行，而不仅仅是联接列所匹配的行。如果左表的某行在右表中没有匹配行，则在相关联的结果集行中右表的所有选择列表列均为空值。      
2）right  join 或 right  outer  join    
右向外联接是左向外联接的反向联接。将返回右表的所有行。如果右表的某行在左表中没有匹配行，则将为左表返回空值。      
3）full  join 或 full outer join
完整外部联接返回左表和右表中的所有行。当某行在另一个表中没有匹配行时，则另一个表的选择列表列包含空值。如果表之间有匹配行，则整个结果集行包含基表的数据值。  

3、交叉联接  
交叉联接返回左表中的所有行，左表中的每一行与右表中的所有行组合。交叉联接也称作笛卡尔积。   
from 子句中的表或视图可通过内联接或完整外部联接按任意顺序指定；但是，用左或右向外联接指定表或视图时，表或视图的顺序很重要。有关使用左或右向外联接排列表的更多信息，请参见使用外联接。    

例子：  
-------------------------------------------------
  a表     id   name     b表     id   job   parent_id  
              1   张3                   1     23     1  
              2   李四                 2     34     2  
              3   王武                 3     34     4      
  a.id同parent_id   存在关系  
--------------------------------------------------   
 1） 内连接  
  select   a.*,b.*   from   a   inner   join   b     on   a.id=b.parent_id      
  结果是    
  1   张3                   1     23     1  
  2   李四                  2     34     2  

  2）左连接  
  select   a.*,b.*   from   a   left   join   b     on   a.id=b.parent_id      
  结果是    
  1   张3                   1     23     1  
  2   李四                  2     34     2  
  3   王武                  null  

 3） 右连接  
  select   a.*,b.*   from   a   right   join   b     on   a.id=b.parent_id      
  结果是    
  1   张3                   1     23     1  
  2   李四                  2     34     2  
  null                       3     34     4  

 4） 完全连接  
  select   a.*,b.*   from   a   full   join   b     on   a.id=b.parent_id  
  结果是    
  1   张3                  1     23     1  
  2   李四                 2     34     2  
  null               　　  3     34     4  
  3   王武                 null
--------------------------------------------------------------------------------------------一、交叉连接（cross join）
交叉连接（cross join）：有两种，显式的和隐式的，不带on子句，返回的是两表的乘积，也叫笛卡尔积。
例如：下面的语句1和语句2的结果是相同的。

语句1：隐式的交叉连接，没有cross join。
select o.id, o.order_number, c.id, c.name
from orders o , customers c
where o.id=1;

语句2：显式的交叉连接，使用cross join。
select o.id,o.order_number,c.id,
c.name
from orders o cross join customers c
where o.id=1;
语句1和语句2的结果是相同的，查询结果如下：

二、内连接（inner join）
内连接（inner join）：有两种，显式的和隐式的，返回连接表中符合连接条件和查询条件的数据行。（所谓的链接表就是数据库在做查询形成的中间表）。
例如：下面的语句3和语句4的结果是相同的。

语句3：隐式的内连接，没有inner join，形成的中间表为两个表的笛卡尔积。
select o.id,o.order_number,c.id,c.name
from customers c,orders o
where c.id=o.customer_id;

语句4：显示的内连接，一般称为内连接，有inner join，形成的中间表为两个表经过on条件过滤后的笛卡尔积。
select o.id,o.order_number,c.id,c.name
from customers c inner join orders o on c.id=o.customer_id;
语句3和语句4的查询结果：

三、外连接（outer join）：外连不但返回符合连接和查询条件的数据行，还返回不符合条件的一些行。外连接分三类：左外连接（left outer join）、右外连接（right outer join）和全外连接（full outer join）。
三者的共同点是都返回符合连接条件和查询条件（即：内连接）的数据行。不同点如下：
左外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
右外连接还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。
全外连接还返回左表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行，并且还返回右表中不符合连接条件单符合查询条件的数据行。全外连接实际是上左外连接和右外连接的数学合集（去掉重复），即“全外=左外 union 右外”。
说明：左表就是在“（left outer join）”关键字左边的表。右表当然就是右边的了。在三种类型的外连接中，outer 关键字是可省略的。

下面举例说明：
语句5：左外连接（left outer join）
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o left outer join customers c on c.id=o.customer_id;

语句6：右外连接（right outer join）
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o right outer join customers c on c.id=o.customer_id;
注意：where条件放在on后面查询的结果是不一样的。例如：

语句7：where条件独立。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o left outer join customers c on c.id=o.customer_id
where o.order_number<>'mike_order001';

语句8：将语句7中的where条件放到on后面。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o left outer join customers c on c.id=o.customer_id and o.order_number<>'mike_order001';

从语句7和语句8查询的结果来看，显然是不相同的，语句8显示的结果是难以理解的。因此，推荐在写连接查询的时候，on后面只跟连接条件，而对中间表限制的条件都写到where子句中。

语句9：全外连接（full outer join）。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o full outer join customers c on c.id=o.customer_id;
注意：mysql是不支持全外的连接的，这里给出的写法适合oracle和db2。但是可以通过左外和右外求合集来获取全外连接的查询结果。下图是上面sql在oracle下执行的结果：

语句10：左外和右外的合集，实际上查询结果和语句9是相同的。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o left outer join customers c on c.id=o.customer_id
union
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o right outer join customers c on c.id=o.customer_id;
语句9和语句10的查询结果是相同的，如下：

四、联合连接（union join）：这是一种很少见的连接方式。oracle、mysql均不支持，其作用是：找出全外连接和内连接之间差异的所有行。这在数据分析中排错中比较常用。也可以利用数据库的集合操作来实现此功能。
语句11：联合查询（union join）例句，还没有找到能执行的sql环境。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o union join customers c on c.id=o.customer_id

语句12：语句11在db2下的等价实现。还不知道db2是否支持语句11呢！
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o full outer join customers c on c.id=o.customer_id
except
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o inner join customers c on c.id=o.customer_id;

语句13：语句11在oracle下的等价实现。
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o full outer join customers c on c.id=o.customer_id
minus
select o.id,o.order_number,o.customer_id,c.id,c.name
from orders o inner join customers c on c.id=o.customer_id;
查询结果如下：

五、自然连接（natural inner join）：说真的，这种连接查询没有存在的价值，既然是sql2标准中定义的，就给出个例子看看吧。自然连接无需指定连接列，sql会检查两个表中是否相同名称的列，且假设他们在连接条件中使用，并且在连接条件中仅包含一个连接列。不允许使用on语句，不允许指定显示列，显示列只能用*表示（oracle环境下测试的）。对于每种连接类型（除了交叉连接外），均可指定natural。下面给出几个例子。
语句14：
select *
from orders o natural inner join customers c;

语句15：
select *
from orders o natural left outer join customers c;

语句16：
select *
from orders o natural right outer join customers c;

语句17：
select *
from orders o natural full outer join customers c;

六、sql查询的基本原理：两种情况介绍。
第一、单表查询：根据where条件过滤表中的记录，形成中间表（这个中间表对用户是不可见的）；然后根据select的选择列选择相应的列进行返回最终结果。

第二、两表连接查询：对两表求积（笛卡尔积）并用on条件和连接连接类型进行过滤形成中间表；然后根据where条件过滤中间表的记录，并根据select指定的列返回查询结果。

第三、多表连接查询：先对第一个和第二个表按照两表连接做查询，然后用查询结果和第三个表做连接查询，以此类推，直到所有的表都连接上为止，最终形成一个中间的结果表，然后根据where条件过滤中间表的记录，并根据select指定的列返回查询结果。
理解sql查询的过程是进行sql优化的理论依据。

七、on后面的条件（on条件）和where条件的区别：
on条件：是过滤两个链接表笛卡尔积形成中间表的约束条件。
where条件：在有on条件的select语句中是过滤中间表的约束条件。在没有on的单表查询中，是限制物理表或者中间查询结果返回记录的约束。在两表或多表连接中是限制连接形成最终中间表的返回结果的约束。
从这里可以看出，将where条件移入on后面是不恰当的。推荐的做法是：
on只进行连接操作，where只过滤中间表的记录。

八、总结
连接查询是sql查询的核心，连接查询的连接类型选择依据实际需求。如果选择不当，非但不能提高查询效率，反而会带来一些逻辑错误或者性能低下。下面总结一下两表连接查询选择方式的依据：
1、 查两表关联列相等的数据用内连接。
2、 col_l是col_r的子集时用右外连接。
3、 col_r是col_l的子集时用左外连接。
4、 col_r和col_l彼此有交集但彼此互不为子集时候用全外。
5、 求差操作的时候用联合查询。
多个表查询的时候，这些不同的连接类型可以写到一块。例如：
select t1.c1,t2.cx,t3.cy
from tab1 t1
       inner join tab2 t2 on (t1.c1=t2.c2)
       inner join tab3 t3 on (t1.c1=t2.c3)
       left outer join tab4 on(t2.c2=t3.c3);
where t1.x >t3.y;
上面这个sql查询是多表连接的一个示范。