sql语法巧用之not取反

　　数据库的重要性和通用性都不用说了，什么sql的通用性，sql优化之类的也不必说了，咱们今天来聊聊另一个有意思的话题：如何取一个筛选的反面案例。

1. 举几个正反案例的例子

　　为了让大家理解我们的假设场景，什么叫做正反案例？比如：

　　0. 正向案例为：取出年龄为空的用户，那么反面案例为：取出年龄不为空的用户；
　　1. 正向案例为：取出年龄大于25的用户，那么反面案例则为：取出年龄小于等于25的用户；
　　2. 正向案例为：取出姓名为男的用户，那么反面案例则为：取出性别不等于男的用户；
　　3. 正向案例为：取出薪资在1000-2000之间的用户，那么反面案例为：取出薪资小于1000或者大于2000的用户；
　　4. 正向案例为：取出年龄大于25且性别为男的用户，那么反面案例为：取出年龄小于25或者性别不为男的用户；
　　5. 正向案例为：取出年龄大于25且为男性或者薪资大于2000的用户，那么反面案例为：取出年龄小于25或者性别不为男的用户且薪资小于等于2000的用户；

　　相信大家都理解了，其实就相当于取反义词。也就是说输入是一个正向规则，我们需要输出一个反向规则。当然一个前提是咱们使用sql语言。

　　从前到后，我们可以理解为一个实现难度的提升，比如第一个 'is null' 的反义词则是 'is not null'，第二个 '>' 的反义词则是 '<='。这些简单的是单个规则的表述。

　　但到第4个案例，就涉及到区间了，相当于有组合词了，即 'between 1000 and 2000', 反义词则需要向两边取值了即: '<= 100 or >= 2000'；

　　第6个则更复杂，涉及三个变量，即 'age > 25 and sex = '男' or salary > 2000', 反义词则需要考虑到优先级的问题了。

　　至于更复杂的咱们就不说了。

2. 正面硬刚反义词

　　通过以上案例，相信大家已经明白我在说什么了。没错，就是求反义词。具体应用场景是啥呢？举个例子，用户配置了一个基础规则，然后其他地方可以引用，正向引用，则是条件为真，反向引用则是条件为假。

　　不管怎么样，考题就是如何求解一个条件的反向表示？

　　正向解题思路是啥呢？首先，如果想要自行求反解，那么第一步就是必须要先理解正向表达的语义，即你至少得有分词、构建语法树、理解语义的过程。

　　这样做完之后，至少你可以做一些事了，就像前面几个简单的单条件配置，为空的反义词就是不为空，中间加个 not 就可以了，则可以直接套用固定反转即可。抽象点说就是，根据一个固定的规则映射字典，就可以找到反义词了。

　　但是，针对有多个条件表达的情况，则会复杂起来，先来看有两个条件连接为'且'的表达，那么求反就不能通过单个字典映射进行处理了。但仍然可以拆解为两个求反操作，即'条件1求反' 或者 '条件2求反'。

　　而针对两个条件连接为'或'的表达，则需要对单个未反，然后用'且'连接，即 '条件1求反' 且 '条件2求反'。

　　以上，仍然停留在比较简单的场景，即只有1个条件或者2个条件的情况下，而更多的是，可能3个、4个、10个甚至更多个，甚至还有'()'括号的场景，多层嵌套，这样的求反，其实就相当复杂了。但到底能不能实现求反呢？理论上可行的，实际上不管条件有多少个，在sql的表达中，都是一个个的bool表达式，然后使用'and'/'or' 连接，而且更重要的，不管有多少个'and'/'or', 最终总要一个个计算，所以我们只需要一直拆解条件表达式，直到它是一个原子表达式，然后再套用字典转换，就可以做到求反的效果了。当然了，这个实现应该还是一个很复杂的过程，而且不一定适用，咱们就只给出一些伪代码供参考了。

表达式求反函数(入参: 原始表达式) {
    分词;
    语法树构建;
    语义解析构造优先级的bool表达式树;

    复杂条件求反 -> 代入现有解析好的bool表达式;
}

复杂条件求反(入参: bool表达式) {
    if 原子表达式:
        return 字典映射求反表达式;

    if 当前连接符是 'and':
        复杂条件求反 -> 代入左边的bool表达式;
        复杂条件求反 -> 代入左边的bool表达式;
        return 以上两个结果用'or'连接;

    if 当前连接符是 'or':
        复杂条件求反 -> 代入左边的bool表达式;
        复杂条件求反 -> 代入左边的bool表达式;
        return 以上两个结果用'and'连接;
}

字典映射求反表达式(入参: bool表达式) {
    为空 -> 不为空;
    等于 -> 不等于;
    大于 -> 小于等于;
    in -> not..in..
    ...
}

　　可以看出，应该还是可行的，但是对于像优先级，括号，四则运算之类的处理，那应该是相当的复杂的。对于非专业搞数据库开发，或者编译器的同学而言，应该是非常之难的。具体咱也不知道，看你咯。

3. sql语法巧用

　　我们知道，一个sql的bool表达式，有true/false之分，正常情况下都是以 true 作为判断条件的。比如 is null 为true, 那么 is not null 就为false。 =1为true, 那么 !=false, in 为true, 那么 not in 就为false。between 为true, 那么 not between 就为false.

　　虽然情况很多，但是我们已经看到，sql中天然就有一个词代表了取反的意思。只是好像只有特定的场景下才可以使用not关键词。好像有点失望了。

　　为什么不试一试呢？比如 x=1 的反义词是否可以是 not x = 1 ? 为测试方便，我们直接使用内存数据库sqllite测试, https://www.sqlite.org/download.html  。参考下载链接: https://www.sqlite.org/2022/sqlite-tools-win32-x86-3390400.zip

　　接下来我们用两张表测试下。

-- 新建测试表1
create table test1 (
    id int, name varchar(50),
    age int
)
-- comment '用户基础信息表';
-- 新建测试表2
create table test2 (
    uid int,
    salary double,
    company varchar(50)
)
-- comment '用户工作信息表';
-- 插入测试数据
insert into test1 (id, name, age) values (1, 'zhangsan', 18);
insert into test1 (id, name, age) values (2, 'lisi', 20);
insert into test1 (id, name, age) values (3, 'wanger', 30);
insert into test2 (uid, salary, company) values (1, 1000.1, 'axxx');
insert into test2 (uid, salary, company) values (2, 2000.1, 'bxxx');
insert into test2 (uid, salary, company) values (3, 3000.1, 'cxxx');

　　接下来我们用not语法和非not语法测试下。

sqlite> select * from test1 where name = 'zhangsan';
1|zhangsan|18
sqlite> select * from test1 where name != 'zhangsan';
2|lisi|20
3|wanger|30
sqlite> select * from test1 where not (name = 'zhangsan');
2|lisi|20
3|wanger|30

　　看起来语法是支持的，而且两个语法的简单语句执行结果居然是一样的。接下来我们测试稍微复杂点的:

sqlite> select * from test1 where name = 'zhangsan' or name = 'lisi';
1|zhangsan|18
2|lisi|20
sqlite> select * from test1 where name != 'zhangsan' and name != 'lisi';
3|wanger|30
sqlite> select * from test1 where not( name = 'zhangsan' or name = 'lisi');
3|wanger|30

　　看起来多个条件的连接not语法也是支持的，而且结果也是正确的呢。我们来测试一个三条件的语句：

sqlite> select * from test1 where name = 'zhangsan' or name = 'lisi' and age = 20;
1|zhangsan|18
2|lisi|20
sqlite> select * from test1 where name != 'zhangsan' and (name != 'lisi' or age != 20);
3|wanger|30
sqlite> select * from test1 where not (name = 'zhangsan' or name = 'lisi' and age = 20);
3|wanger|30
sqlite> select * from test1 where age > 20;
3|wanger|30
sqlite> select * from test1 where age <= 20;
1|zhangsan|18
2|lisi|20
sqlite> select * from test1 where not( age > 20 );
1|zhangsan|18
2|lisi|20

　　好吧，看起来单表的操作并没有问题。会不会是因为单表简单的原因？我们试试多表join的：

sqlite> select t1.name,t1.age, t2.salary from test1 t1 left join test2 t2 on t1.id = t2.uid where t1.age >= 20 and t2.salary > 2000;
lisi|20|2000.1
wanger|30|3000.1
sqlite> select t1.name,t1.age, t2.salary from test1 t1 left join test2 t2 on t1.id = t2.uid where t1.age < 20 or t2.salary <= 2000;
zhangsan|18|1000.1
sqlite> select t1.name,t1.age, t2.salary from test1 t1 left join test2 t2 on t1.id = t2.uid where not (t1.age >= 20 and t2.salary > 2000);
zhangsan|18|1000.1

　　是了，没问题，语法支持，结果正确。换成其他的sql类数据库做同样的测试，仍然一致。基本可以确定，not语法是可以覆盖结果取反的场景的。

4. not语法的底层原理

　　虽然not语法看起来没啥问题，但是在官方的介绍里，貌似并没有找到相应的章节描述，为什么呢？不得而知。

　　那么sql的not在底层是怎么实现的呢？两个思路吧：一是像咱们前面提到的进行反面条件转换，得到后再进行执行；二是直接计算的时候，先正向计算出结果，然后遇到not之后，当作一个运算符，直接将结果取反，从而决定结果是抛弃还是保留。

　　因为数据库底层都是是根据规则依次计算结果判定，所以最合适的方式是正向计算结果，然后遇到not进行true/false反转，这是其正常的执行引擎流程。但具体是否如此，暂不得而知，待以后有机会再研究研究。

　　通过本文的介绍，在以后的工作中，咱们也可以多了一个选择了，虽然少见，但不排除遇见。希望能为大家多一点参考。