Определения понятий реляционной модели. Табличное представление данных. Введение в язык SQL

1. SQL: полный язык и четыре глагола

SQL (Structured Query Language) — язык программирования, основанный на реляционной модели данных. SQL расширяет идеи реляционной алгебры, предоставляя более широкий спектр возможностей для работы с данными. Реляционная алгебра — математический аппарат операций с отношениями: выборка, проекция, соединение, пересечение и другие операции над множествами данных (см. лекцию 2).

Язык SQL отличается от реляционной алгебры, в которой есть лишь операции запросов, тем, что он считается полным языком: помимо операций запросов у него имеются операторы, соответствующие DDL (Data Definition Language — языку описания данных), и операторы административного управления базами данных.

Вся работа с содержимым таблиц сводится к четырём глаголам:

1.1. Конструкция WHERE

Скелет запроса: SELECT столбцы FROM имя_таблицы WHERE условия. Разберём на живом примере — таблице населения районов Нижнего Новгорода:

Запрос «районы с населением больше 130 тысяч» собирается из трёх частей: SELECT name_municip (что показать) FROM population (откуда) WHERE "all" > 130000 (какие строки пропустить в результат). Попробуйте его в песочнице раздела 4.

1.2. Тренажёр: соедините предикат с условием

Слева — предикаты оператора WHERE, справа — обрывки условий. Щёлкните предикат, затем подходящее ему условие. Тренажёр не отпустит, пока все четыре пары не сойдутся.

2. Загрузка и описание данных

Откройте pgAdmin 4 и раскройте свою базу данных (ЛКМ по стрелочке рядом), затем раскройте Schemas, найдите Tables и откройте инструмент запросов: ПКМ по Tables → Query Tool. Данные учебной базы загружаются переносом SQL-файлов в окно Query Tool с последующим выполнением.

Мы работаем с четырьмя таблицами учебной базы Нью-Йорка (полные описания — в практике 3):

• nyc_census_blocks — блоки переписи: blkid, popn_total, popn_white, popn_black, popn_nativ, popn_asian, popn_other, boroname, geom;
• nyc_neighborhoods — районы: name (уникальный идентификатор), boroname, geom;
• nyc_streets — улицы: name, oneway, type, geom;
• nyc_subway_stations — станции метро: name, borough, routes, transfers, express, geom.

3. Собираем запросы

Какие районы входят в состав Бруклина? Пошаговая сборка:

1. Определяем таблицу: сведения о районах лежат в nyc_neighborhoods — FROM nyc_neighborhoods;
2. Определяем столбцы: нужны только названия — SELECT name;
3. Определяем условие: округ Бруклин — WHERE boroname = 'Brooklyn'.

SELECT name
FROM nyc_neighborhoods
WHERE boroname = 'Brooklyn';

SELECT count(*) FROM nyc_streets;

SELECT count(*) FROM nyc_streets
WHERE name LIKE 'B%';

4. Оператор GROUP BY

Группировка данных позволяет объединить одинаковые значения в заданных полях в группы, а затем выполнять подсчёты для каждой группы. Для группировки существует специальный оператор GROUP BY:

SELECT столбцы FROM имя_таблицы
WHERE условия
GROUP BY столбцы;

Проследим механику на таблице «Товары»:

GROUP BY Категория раскладывает шесть строк на две стопки: в стопку «А» попадают цены 3, 6, 1 и 4, в стопку «В» — 5 и 3. Агрегатная функция затем сворачивает каждую стопку в одно число: SELECT Категория, SUM(Цена) … GROUP BY Категория даёт А → 14 и В → 8. Доступные агрегаты:

SELECT boroname, count(*) FROM nyc_neighborhoods
GROUP BY boroname;

SELECT sum(popn_total) FROM nyc_census_blocks;

SELECT boroname,
       100 * sum(popn_white) / sum(popn_total) AS white_pct
FROM nyc_census_blocks
GROUP BY boroname;

4.1. Песочница

В песочнице три таблицы: «Товары» из примера, население районов Нижнего Новгорода и фрагмент nyc_neighborhoods. Все запросы раздела работают здесь без изменений (числа отличаются от полной базы — фрагмент).

5. QGIS: подключение и DB Manager

Если всё настроено верно, QGIS должен «увидеть» в системе БД. Для проверки подключитесь, добавив пустой слой из БД: Слой → Добавить слой → Добавить слой PostGIS. Во всплывающем окне «создайте» подключение, заполните параметры, разрешите сохранение и загрузку данных, введите имя пользователя и пароль. Поскольку геометрических данных может не быть, поставьте галочку «Показать таблицы без геометрии».

Плагин DB Manager — удобный инструмент для работы с пространственными базами данных в QGIS: PostGIS, SpatiaLite, GeoPackage и Oracle Spatial в одном интерфейсе, импорт слоёв перетаскиванием, перемещение таблиц между базами. Установка: вкладка «Модули» → «Управление модулями» → найти плагин поиском → установить (активировать).

Контрольные вопросы

• Почему SQL называют полным языком в сравнении с реляционной алгеброй?
  Реляционная алгебра содержит только операции запросов. SQL, помимо запросов, включает операторы DDL (описание структуры данных: CREATE, ALTER, DROP) и операторы административного управления базами данных — поэтому он покрывает весь жизненный цикл базы.
• Назовите четыре глагола работы с таблицами и их назначение.
  SELECT — возвращает строки по запросу; INSERT — добавляет новые строки; UPDATE — изменяет существующие; DELETE — удаляет строки из таблицы.
• Сопоставьте предикаты LIKE, IN, BETWEEN и операторы сравнения с типами условий.
  LIKE — шаблон строки ('J%' — начинается с J); IN — вхождение в список (('sales', 'marketing')); BETWEEN — диапазон (16385 AND 16390); операторы сравнения =, <, >, <=, >= — сопоставление с числом или значением (например, = 44).
• Опишите, что делает GROUP BY со строками таблицы, на примере «Товаров».
  GROUP BY раскладывает строки на группы по одинаковым значениям указанного столбца: шесть товаров → стопка «А» (цены 3, 6, 1, 4) и стопка «В» (5, 3). Агрегатная функция сворачивает каждую группу в одно значение: SUM даёт А → 14, В → 8. В SELECT при группировке допустимы только группирующие столбцы и агрегаты.
• Почему процент белого населения по округу нельзя считать средним от процентов по блокам?
  Блоки переписи имеют разное население: маленький блок с необычным составом весил бы столько же, сколько огромный. Корректно делить суммы: 100 · sum(popn_white) / sum(popn_total) по каждой группе GROUP BY boroname.
• Перечислите пять агрегатных функций из занятия.
  SUM (сумма), AVG (среднее), COUNT (количество записей), MIN (минимум), MAX (максимум). Применяются в списке SELECT при группировке GROUP BY или ко всей таблице без группировки.

Источники

1. PostgreSQL 15 Documentation. Queries : [сайт]. — URL: https://www.postgresql.org/docs/15/queries.html (дата обращения: 18.08.2026).
2. Introduction to PostGIS — PostGIS Workshop : [сайт]. — URL: https://postgis.net/workshops/postgis-intro/ (дата обращения: 18.08.2026).
3. Бьюли, А. Изучаем SQL / А. Бьюли. — СПб. : Символ-Плюс, 2007. — 312 с.