空值 (SQL)

• 作為插入資料時，欄位的預設值
• 查詢時的條件式

在SQL的Where條件式去判斷id欄位是否為Null時，像是 where id = null 是無法正確執行的，必須寫成 where id is null ；反之若要判斷為id欄位是否為非Null時，則用where id is not null

• 查詢時的空值評估取代（n為評估式或欄位名稱，e為當n為null時要回傳的內容）

• coalesce(n,e)

被Oracle DB、Microsoft SQL Server、IBM DB2、Postgre SQL、MySQL等資料庫支援

• isnull(n,e)

被Microsoft SQL Server、Microsoft-Access等資料庫支援

• nvl(n,e)

被Oracle DB資料庫支援

• Nz(n,e)

被Microsoft-Access等資料庫支援

EF Codd 在一篇 1975年的ACM - SIGMOD FDT報告的論文中提到了空值作為表示關係模型中缺失數據的一種方法。Codd最常被引用的與Null語義相關的論文（如 SQL中所採用的）是他 1979年在 ACM Transactions on Database Systems上發表的論文，其中他還介紹了他的 Relational Model/Tasmania，儘管其他許多提議後面的文章一直很模糊。1979年他的論文2.3節詳細描述了空值在做算術運算時散播的語義，以及比較空值時使用三值（三元）邏輯的比較；他還詳細說明了對其它集合操作的空值處理（後者目前仍存在爭議）。在數據庫理論界，Codd最初的建議（1975,1979）現在被稱為“Codd tables”。 Codd後來強化了他的要求，即在 ComputerWorld雜誌上發表的一篇 1985年由兩部分組成的文章中，所有 RDBMS都支持 Null來表示缺失的數據。

在 IBM System R中實現原型後，1986年的 SQL標準基本上採用了 Codd的建議。雖然 Don Chamberlin認為nulls（和重複行一起）是 SQL最有爭議的特性之一，但他辯護 SQL中的 Nulls設計，並提出了實用的觀點，認為這是系統對缺少資訊支援最方便的形式，從而使程序員免受許多重複的應用程序級別檢查（請參閱semipredicate問題），同時也為數據庫設計人員提供了不願意使用 Null的選項; 例如，為了避免眾所周知的異常（在本文的語義部分討論）。Chamberlin還認為，除了提供一些缺失值功能之外，對於空值的實踐經驗也會導致依賴於空值的其它語言特性，如某些分組構造和外連接。最後，他認為在實踐中，Nulls最終也會被用作快速修補現有模式的一種方法，當它需要超出其原始意圖的時候，不是為了丟失而是為了不適用的數據編碼; 例如，一個數據庫如果有每英里加侖的欄位，需要快速新增值為電動汽車時。

Codd在其 1990年出版的“數據庫管理關係模型第2版”中指出，SQL標準所要求的單一 Null 類型是不夠的，應該用兩種不同的 Null 類型標記來替代，以表明數據丟失的原因。在 Codd的書中，這兩個 Null型標記分別被稱為“A值”和“I值”，分別表示“缺失但適用”和“缺失但不適用”。 Codd的建議將要求擴展 SQL的邏輯系統以適應四值邏輯系統。由於這種額外的複雜性，具有不同定義類型的多個空值概念，尚未在數據庫領域廣泛接受。儘管如此，它仍然是一個活躍的研究領域，許多論文還在發表。

由於 Null不是數據值，而是缺少值的標記，因此以數學運算符使用 Null會給出未知結果。

10 * NULL          -- Result is NULL

NULL / 0

'Fish ' || NULL || 'Chips'   -- Result is NULL

由於 Null不是任何數據域的成員，因此它不被視為“值”，而是指缺失值的標記（或佔位符）。因此與 Null進行比較永遠不會導致 True或 False，而總變成在三值邏輯的 Unknown 結果中。下面表達式的邏輯結果是將值 10 與 Null進行比較，得到的結果會成為未知：

SELECT 10 = NULL       -- Results in Unknown

但是，如果缺失值與操作結果無關，則對 Null的某些操作可以返回值。考慮下面的例子：

SELECT NULL OR TRUE   -- Results in True

在這種情況下，OR 左邊的未知值這一事實是無關緊要的，因為 OR 的操作結果將是 True，而不管左邊的值如何。

SQL實現了三值邏輯，因此 SQL的實作必須提供專門的三值邏輯（3VL）。SQL三值邏輯的規則如下表所示（${\displaystyle p}$和${\displaystyle q}$ 表示邏輯狀態）“ SQL使用 AND，OR和 NOT 的真值表，對應於 Kleene和 Łukasiewicz三值邏輯的常見片段，有價值的邏輯（它們的含義定義不同，但 SQL沒有定義這樣的操作）

SELECT *
FROM t
WHERE i = NULL;

SELECT CASE i WHEN NULL THEN 'Is Null'  -- This will never be returned
              WHEN    0 THEN 'Is Zero'  -- This will be returned when i = 0
              WHEN    1 THEN 'Is One'   -- This will be returned when i = 1
              END
FROM t;

SELECT CASE WHEN i IS NULL THEN 'Null Result'  -- This will be returned when i is NULL
            WHEN     i = 0 THEN 'Zero'         -- This will be returned when i = 0
            WHEN     i = 1 THEN 'One'          -- This will be returned when i = 1
            END
FROM t;

SELECT DECODE(i, NULL, 'Null Result', 0, 'Zero', 1, 'One') FROM t;

IF i = NULL THEN
      SELECT 'Result is True'
ELSEIF NOT(i = NULL) THEN
      SELECT 'Result is False'
ELSE
      SELECT 'Result is Unknown';

SQL 的外連接、左外連接和右外連接，會自動生成空值以作為結果表中缺失值的佔位符。如對於左外連接會產生空值，代替左外連接操作後，右側表中欄位缺少值的列。下例使用兩個表來示範左外連接操作產生的空值佔位符。第一個表（Employee）包含員工編號和姓名，而第二個表（PhoneNumber）包含相關的員工編號和電話號碼，如下。

以下示例 SQL查詢對這兩個表執行左外連接。

SELECT e.ID, e.LastName, e.FirstName, pn.Number
FROM Employee e
LEFT OUTER JOIN PhoneNumber pn
ON e.ID = pn.ID;

此查詢生成的結果集演示 SQL如何使用 Null作為右側（PhoneNumber）表中缺少的值的佔位符，如下所示。

SQL定義了聚合函數以簡化伺服器端的數據聚合計算。除 COUNT(*)函數外，所有集合函數都會執行 Null-elimination 步驟，因此計算的最終結果中不包含 Null。

請注意，消除 Null不等於用零替換 Null。例如下表中 AVG(i)（求 i 欄位的平均值）將給出與 AVG(j)不同的結果：

這裡的 AVG(i) 是 200（150, 200 和 250的平均），而 AVG(j) 則是 150（150, 200, 250 和 0 的平均）。在 SQL 聚合函數中，AVG(z)不等於 SUM(z)/COUNT(*)，這是一個眾所周知的副作用。

聚合函數的輸出也可以是空值。這裡是一個例子：

SELECT COUNT(*), MIN(e.Wage), MAX(e.Wage)
FROM Employee e
WHERE e.LastName LIKE '%Jones%';

此查詢將始終輸出一行，計算姓氏中包含“Jones”的員工人數，並給出這些員工的最低和最高工資。但是，如果沒有員工符合給定的標準會發生什麼？計算空集的最小值或最大值是不可能的，所以這些結果必須為NULL，表示沒有答案。這不是未知值，它是表示沒有值的空值。結果是：

由於 SQL 2003將所有 Null標記定義為彼此不相等，因此需要特殊定義才能在執行某些操作時將 Null分組在一起。SQL將“任何兩個彼此相等的值或任何兩個空值”定義為“没有不同”（not distinct）。這允許 SQL在使用 GROUP BY 子句時對 Null 進行分組和排序。

其他 SQL操作，子句和關鍵字在處理空值時使用“没有不同”（not distinct）。這些包括以下內容：

• PARTITION BY 排序和開窗功能的 ROW_NUMBER子句
• UNION，INTERSECT和 EXCEPT操作符，它們將NULL視為用於行比較/消除目的相同
• DISTINCT SELECT查詢中使用的關鍵字

SQL規範中的 UNION操作符效果會違反空值不相等的原則（它們確實相互確定了空值）。因此某些 SQL操作（如聯合或區別）可能產生不能表示確定信息的結果，這與涉及與 NULL進行顯式比較的操作（例如 WHERE上面討論的子句中的那些操作）不同。在 1979年的 Codd提案中（基本上被SQL92採納），通過論證刪除集合操作中的重複項“在比檢索操作的評估中的等式測試更低的細節層次上發生”這種語義不一致性是合理的。

SQL標準沒有明確定義空值的默認排序順序。相反，在符合性的系統上，子句 ORDER BY可以分別使用列表 NULLS FIRST或 NULLS LAST，分別在所有數據值之前或之後，對空值進行排序。然而，並非所有資料庫供應商都實現了這一功能。不實現此功能的供應商可能會在 DBMS中，為空值的排序指定不同的處理方法。

某些 SQL產品不可以建立包含 NULL 的索引鍵。例如，PostgreSQL 8.3 版本之前 B樹索引的文件說明，

B－樹可以處理數據的等式和範圍查詢，這些數據可以按照某種順序排序。特別是，PostgreSQL查詢規劃器會在使用< ≤ = ≥ > 這些運算符進行比較時，涉及索引列時考慮使用 B－樹索引：

< ≤ = ≥ > 等效於這些運算符（如 BETWEEN 和 IN）組合的構造也可以用 B－樹索引搜索實現。（但請注意，IS NULL 不是等於而且不可索引。）:

在強制唯一性的建立索引執行情況下，欄位為 NULL值會從索引中被排除，並且不會在 NULL之間強制執行唯一性。再次引用 PostgreSQL文件：

當索引被宣告是唯一時，將不允許具有相同索引值的多個表行。空值不被視為相等。多列唯一索引只會拒絕所有索引列在兩行中相等的情況。

這種作法符合 SQL：2003-純量空值比較的規範。

索引空值的另一種方法涉及按照 SQL：2003定義的行為將它們處理為不明顯。例如，Microsoft SQL Server文檔聲明如下：

為了建立索引，NULL比較相等。因此，如果鍵在多行中為 NULL，則無法創建唯一索引或 UNIQUE 約束。當選擇唯一索引或唯一約束的列時，選擇定義為 NOT NULL 的列。

這兩種索引策略都與 SQL：2003定義的 Null行為一致。因為索引方法沒有被 SQL：2003標準明確定義，所以空值的索引策略完全由供應商來設計和實現。

SQL定義了兩個函數來顯式處理空值：NULLIF 和 COALESCE。這兩個函數都是 CASE表達式的縮寫。

NULLIF(value1, value2)

CASE WHEN value1 = value2
     THEN
         NULL
     ELSE
         value1
END

COALESCE(value1, value2, value3, ...)

CASE WHEN value1 IS NOT NULL THEN value1
     WHEN value2 IS NOT NULL THEN value2
     WHEN value3 IS NOT NULL THEN value3
     ...
     END

COALESCE ( val1, ... , val{n} )

NVL( val1 , NVL( val2 , NVL( val3 , … , NVL ( val{n-1} , val{n} ) … )))

NULL 字面量在SQL中是无类型的。[1]

SQL-92引入了CAST，允许把NULL字面量强制转为特定类型的Null，例如

CAST (NULL AS INTEGER)

表示INTEGER类型的未知值。

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