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。