Лекция 3

Общее описание типов данных

В стандарте SQL1 был описан лишь минимальный набор типов данных, которые можно использовать для представления информации в реляционной базе данных. Они поддерживаются во всех коммерческих СУБД. Стандарт SQL2 добавил в этот список строки переменной длины, значения даты и времени и др. Современные СУБД позволяют обрабатывать данные самых разнообразных типов, среди которых наиболее распространенными являются:

• Целые числа. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся данные о ценах, количествах, возрасте сотрудников и т.д. Целочисленные столбцы часто используются также для хранения идентификаторов, таких как идентификатор клиента, служащего или заказа.

• Десятичные числа. В столбцах данного типа хранятся числа, имеющие дробную часть, но которые необходимо вычислять точно, например курсы валют и проценты. Кроме того, в таких столбцах часто хранятся денежные величины.

• Числа с плавающей запятой. Столбцы этого типа используются для хранения величин, которые можно вычислять приблизительно, например значения весов и расстояний. Числа с плавающей запятой могут представлять больший диапазон значений, чем десятичные числа, однако при вычислениях возможны погрешности округления.

• Строки символов постоянной длины. В столбцах, имеющих этот тип данных, обычно хранятся имена людей и компаний, адреса и т.п.

• Строки символов переменной длины. Столбцы этого типа позволяют хранить строки символов, длина которых изменяется в некотором диапазоне. В стандарте SQL1 были определены только строки постоянной длины, которые проще обрабатывать, но они требуют больше места для хранения.

Денежные величины. Во многих СУБД поддерживается тип данных money или CURRENCY, который обычно хранится в виде десятичного числа или числа с плавающей запятой. Наличие отдельного типа данных для представления денеж­ных величин позволяет правильно форматировать их при выводе на экран.

Дата и время. Поддержка значений даты/времени также широко распространена в различных СУБД, хотя способы ее реализации довольно сильно отличаются друг от друга. Как правило, над значениями этого типа данных можно выполнять различные операции. Стандарт SQL2 включает определение типов данных date, time, timestamp и interval, а также поддержку часовых поясов и возможность указания точности представления времени (например, десятые или сотые доли секунды).

Булевы величины. Некоторые СУБД, например Informix Universal Server, явным образом поддерживают логические значения (TRUE или false), а другие СУБД разрешают выполнять в инструкциях SQL логические операции (сравнение, ло­гическое И/ИЛИ и др.) над данными.

Длинный текст. Многие СУБД поддерживают столбцы, в которых хранятся длинные текстовые строки (обычно длиной до 32000 или 65000 символов, а в некоторых случаях и больше). Это позволяет хранить в базе данных целые документы. Как правило, СУБД запрещает использовать эти столбцы в интерак­тивных запросах.

Неструктурированные потоки байтов. Современные СУБД позволяют хранить и извлекать неструктурированные потоки байтов переменной длины. Столбцы, имеющие этот тип данных, обычно используются для хранения графических и видеоизображений, исполняемых файлов и других неструктурированных данных. К примеру, тип данных image в SQL Server позволяет хранить потоки данных размером до 2 миллиардов байтов.

Азиатские символы. В последнее время все больше поставщиков СУБД стали включать в свои продукты поддержку строк переменной и постоянной длины, содержащих символы азиатских алфавитов. Однако над такими строками, как правило, нельзя выполнять операции поиска и сортировки. В табл. 5.4 перечислены типы данных, определенные в стандарте ANSI/ISO.

Типы данных, появившиеся в SQL2

Различия в поддержке типов данных в разных СУБД существенно препятствуют переносимости приложений, в которых используется SQL. Причины подобных различий следует искать в самом пути, по которому развивались реляционные базы данных. Вот типичная схема:

• Поставщик СУБД добавил в свой продукт поддержку нового типа данных, который обеспечивает новые полезные возможности для определенной группы пользователей.

• Другой поставщик, оценив идею, ввел поддержку того же типа данных, но с небольшими модификациями, чтобы его нельзя было обвинить в слепом копировании.

• Если идея оказалась удачной, то по прошествии нескольких лет рассматриваемый тип данных появляется в большинстве ведущих СУБД, став частью "джентльменского набора" базовых типов данных.

• Далее этой идеей начинают интересоваться комитеты по стандартизации, чьей задачей является устранение произвольных различий в реализации идеи в ведущих СУБД. Но чем больше таких различий, тем труднее найти компромисс. Как правило, результатом деятельности комитета является вариант, который несоответствует ни одной из реализаций.

• Поставщики СУБД начинают внедрять поддержку полученного стандартизированного типа данных, но поскольку они располагают обширной базой уже инсталлированных продуктов, то вынуждены сопровождать и старый вариант типа данных.

• По прошествии длительного периода времени (обычно включающего выпуск нескольких новых версий СУБД) пользователи, наконец, полностью переходят к использованию стандартного варианта рассматриваемого типа данных, и поставщик СУБД начинает процесс исключения поддержки старого варианта из своего продукта.

В качестве примера рассмотрим форматы представления даты и времени в различных СУБД. Например, в DB2 существует сразу три типа данных:

• date — представляет дату, например "June 30, 1990";

• TIME — представляет время суток, например ''12:30 P.M.";

• timestamp — представляет конкретный момент времени с точностью до наносекунд.

Значения даты и времени можно представлять в виде строковых констант. Кроме того, поддерживаются арифметические операции над значениями даты. Ниже приведен пример допустимого запроса для СУБД DB2, в котором предполагается, что в столбце hire_date содержатся данные типа date:

SELECT NAME, HIRE_DATE

FROM SALESREPS WHERE HIRE_DATE >= '05/30/1990' + 15 DAYS

В СУБД SQL Server имеется единый тип данных для представления даты и времени — datetime, который напоминает тип данных timestamp из DB2. Если бы столбец hire_date имел тип datetime, в этой СУБД можно было бы выполнить такой запрос:

SELECT NAME, HIREJDATE

FROM SALESREPS WHERE HIRE_DATE >= '06/14/1990'

Поскольку в запросе не указано конкретное время, SQL Server по умолчанию примет, что время соответствует полуночи. Таким образом, запрос для SQL Server в действительности означает:

SELECT NAME, HIRE_DATE

FROM SALESREPS WHERE HIRE_DATE >= '06/14/1990 12:00AM’

Если информация о дате приема служащего на работу была сохранена в базе данных в полдень 14 июня 1990 года, то строка, содержащая сведения об этом человеке, не попадет в результаты запроса в SQL Server, однако попадет в результаты запроса в DB2 (поскольку эта СУБД оперировала бы только датой). Кроме того, SQL Server поддерживает арифметические операции над датами с помощью набора встро­енных функций. Так, рассматривавшийся выше запрос из DB2 можно переписать для SQL Server следующим образом:

SELECT NAME^ HIRE_DATE

FROM SALESREPS WHERE HIRE__DATE >= DATEADD(DAY, 15, '05/30/1990')

Это, конечно же, значительно отличается от синтаксиса DB2.

СУБД Oracle также поддерживает единственный тип данных для представления даты и времени, который называется date. Как и тип данных datetime в SQLServer, тип данных date в Oracle фактически соответствует типу данных time stamp из DB2. Аналогично SQL Server, временная часть значения типа date по умолчанию принимается равной полуночи. Формат даты, принятый в Oracle по умолчанию, отличается от форматов, принятых в DB2 и SQL Server.

Типы данных

В языке SQL/89 поддерживаются следующие типы данных: CHARACTER, NUMERIC, DECIMAL,INTEGER, SMALLINT, FLOAT, REAL, DOUBLE PRECISION. Эти типы данных классифицируются на типы строк символов, точных чисел и приблизительных чисел. К первому классу относится CHARACTER. Спецификатор типа имеет вид CHARACTER (lenght), где lenght задает длину строк данного типа. Заметим, что в SQL/89 нет типа строк переменного размера, хотя во многих реализациях они допускаются. Литеральные строки символов изображаются в виде 'последовательность символов' (например, 'example'). Представителями второго класса типов являются NUMERIC, DECIMAL (или DEC), INTEGER (или INT) и SMALLINT. Спецификатор типа NUMERIC имеет вид NUMERIC [(precision [, scale]). Специфицируются точные числа, представляемые с точностью precision и масштабом scale. Здесь и далее, если опущен масштаб, то он полагается равным 0, а если опущена точность, то ее значение по умолчанию определяется в реализации.

Спецификатор типа DECIMAL (или DEC) имеет вид NUMERIC [(precision [, scale]). Специфицируются точные числа, представленные с масштабом scale и точностью, равной или большей значения precision. INTEGER специфицирует тип данных точных чисел с масштабом 0 и определяемой в реализации точностью. SMALLINT специфицирует тип данных точных чисел с масштабом 0 и определяемой в реализации точностью, не большей, чем точность чисел типа INTEGER. Литеральные значения точных чисел в общем случае представляются в форме

[+|-] <целое-без-знака> [.<целое-без-знака>].

Наконец, в классу типов данных приблизительных чисел относятся типы FLOAT, REAL и DOUBLE PRECISION. Спецификатор типа FLOAT имеет вид FLOAT [(precision)]. Специфицируются приблизительные числа с двоичной точностью, равной или большей значения precision.

REAL специфицирует тип данных приблизительных чисел с точностью, определенной в реализации. DOUBLE PRECISION специфицирует тип данных приблизительных чисел с точностью, определенной в реализации, большей, чем точность типа REAL. Литеральные значения приблизительных чисел в общем случае представляются в виде

<литеральное-значение-точного-числа> E <целое-со-знаком>.

Заметим, что хотя с использованием языка SQL можно определить схему БД, содержащую данные любого из перечисленных типов, возможность использования этих данных в прикладных системах зависит от применяемого языка программирования. Весь набор типов данных можно использовать, только если программировать на ПЛ/1. Поэтому в некоторых реализациях SQL типы данных с масштабом и точностью вообще не поддерживаются.

Хотя правила встраивания SQL в программы на языке Си не определены в SQL/89, в большинстве реализаций, поддерживающих такое встраивание, имеется следующее соответствие между типами данных SQL и типами данных Си: CHARACTER соответствует строкам Си; INTEGER соответствует long; SMALLINT соответствует short; REAL соответствует float; DOUBLE PRECISION соответствует double(именно такое соответствие утверждено в стандарте SQL/92).

Заметим еще, что в большинстве реализаций SQL поддерживаются некоторые дополнительные типы данных, например, DATE, TIME, INTERVAL, MONEY. Некоторые из этих типов специфицированы в стандарте SQL/92, но в текущих реализациях синтаксические и семантические свойства таких типов могут различаться.

В качестве примера практической реализации стандарта, рассмотрим типы данных поддерживаемых СУБД SQL Anywhere.

В SQL Anywhere типы хранимых данных можно объединить в следующие категории :

Символьные типы данных: для хранения строк символов и цифр .

Типы данных Character

CHAR [ ( max-length ) ]

| CHARACTER [ ( max-length ) ]

| CHARACTER VARYING [ ( max-length ) ]

| LONG VARCHAR

| VARCHAR [ ( max-length ) ]

Описание

CHAR [(max-length)] Символьные данные с длиной не превышающей max-length. Если max-length не указана, по умолчанию принимается 1. Максимальное значение 32,767.

CHARACTER [(max-length)] Тоже что CHAR[(max-length)].

VARCHAR [(max-length)] Тоже что CHAR[(max-length)].

CHARACTER VARYING[(max-length)] Тоже что CHAR[(max-length)].

LONG VARCHAR Символьные данные произвольной длины. Максимальный размер ограничен размером файла базы данных (2GB для версии 5.5).

Числовые типы данных - для хранения числовых данных.

Типы данных Numeric

DECIMAL [ ( длина [ , точность ] ) ]

| DOUBLE

| FLOAT [ (длина ) ]

| INT

| INTEGER

| NUMERIC [ (длина [ , точность ] ) ]

| REAL

| SMALLINT

Описание

INT Целое число со знаком максимальное значение 2,147,483,647 занимает 4 байта.

INTEGER Тоже что INT.

SMALLINT Целое число со знаком максимальное значение 32,767 занимает 2 байта.

DECIMAL [ ( длина [ , точность ] )] Десятичное число из <длина> цифр и <точность> - число знаков после десятичной точки. Значения по умолчанию <точность> = 6 and <длина> = 30.

Количество требуемой памяти можно вычислить по формуле:

2 + int( (before+1) / 2 ) + int( (after+1)/2 )

NUMERIC [ (длина [ , точность ] ) ] Тоже что DECIMAL.

FLOAT [ ( длина ) ] Если длина не указана, тип дынных FLOAT аналогичен типу REAL. Если <длина> указана, тип FLOAT аналогичен REAL или DOUBLE , в зависимости от значения <длины>.

Тип FLOAT поддерживается на всех платформах. Типы REAL и DOUBLE зависят от реализации .

DOUBLE занимает 8 байт. Диапазон значений от 2.22507385850720160e-308 до 1.79769313486231560e+308. Точность DOUBLE до 15 значащих цифр.

REAL Занимает 4 байта. Диапазон значений от 1.175494351e-38 до 3.402823466e+38. Точность REAL до 6 значащих цифр.

Типы данных для хранения даты и времени.

Типы данных Date и time

DATE

| TIME

| TIMESTAMP

Описание:

DATE – предназначен для хранения календарной даты. Значение года может быть от 0001 до 9999. Тип DATE требует 4 байта.

TIMESTAMP – “момент времени” – содержит год, месяц, день, час, минуты, секунды и доли секунд. Тип DATE требует 8 байт памяти.

Типы данных Binary data

Бинарные(Двоичные) типы данных - для хранения двоичных данных, таких как изображения, документы и другие данные которые не интерпретируются СУБД(передаются пользователю только как единое целое для обработки).

BINARY [ ( max-length ) ]

| LONG BINARY

Описание

BINARY [(max-length)] Бинарные данные длиной не более max-length (в байтах). Если размер не указан, по умолчанию принимается 1. Максимально допустимый размер 32767. Тип BINARY аналогичен типу CHAR исключая операции сравнения.

LONG BINARY Двоичные данные произвольной длины. Максимальный размер ограничен размером файла БД (2 GB для файловой системы файл).

Тип данных определенные пользователем (User-defined)

Типы данных определенные пользователем (иногда называемые доменами). Являются псевдонимами для встроенных типов данных, включая длину и количество знаков после запятой (длину символьного выражения и тд). Дополнительно могут быть указаны DEFAULT -значения условия проверки CHECK. (И ограничения NOT Null)

Создаются оператором Create datatype.

Пример: создается тип данных street_address, который является символьными строками длиной 35 символов.

CREATE DATATYPE street_address CHAR( 35 )

Созданный тип данных может использоваться также как все встроенные типы данных.

Для удаления пользовательского типа данных используется оператор DROP DATATYPE :

DROP DATATYPE street_address

Контрольные вопросы

1. Типы данных поддерживаемые в различных стандартах SQL.

2. Перечислите числовые типы данных.

3. Перечислите типы данных для хранения символьных строк.

4. Типы данных для хранения календарных дат и времени.