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# 集合操作

IoTDB 原生支持 SQL 标准集合操作，包括 UNION（并集）、INTERSECT（交集）和EXCEPT（差集）三种核心运算符。通过执行这些操作，可实现无缝合并、比较和筛选多源时序数据查询结果，显著提升时序数据分析的灵活性与效率。

> 注意：该功能从 V2.0.9-beta 版本开始提供。

## 1. UNION
### 1.1 概述

UNION 操作将两个查询结果集的所有行合并（不保证结果顺序），支持去重（默认）和保留重复两种模式。

### 1.2 语法定义

```SQL
query UNION (ALL | DISTINCT) query
```

**说明：**

1. **去重规则：**

    1. 默认（`UNION` 或 `UNION DISTINCT`）：自动去除重复行。
    2. `UNION ALL`：保留所有行（包括重复项），性能更高。
2. **输入要求：**

    1. 两个查询结果的列数必须相同。
    2. 对应列数据类型需兼容，兼容性规则如下：
        * 数值类型互容：`INT32`、`INT64`、`FLOAT`、`DOUBLE` 之间完全兼容。
        * 字符串类型互容：`TEXT` 与 `STRING` 完全兼容。
        * 特殊规则：`INT64` 与 `TIMESTAMP` 兼容。
3. **结果集规则：**

    1. 列名及顺序继承第一个查询的定义。

### 1.3 使用示例

以[示例数据](../Reference/Sample-Data.md)为原始数据。

1. 获取 table1 和 table2 中设备及温度的非空数据集合（去重）

```SQL
select device_id,temperature from table1 where temperature is not null
union 
select device_id,temperature from table2 where temperature is not null;

--等价于;
select device_id,temperature from table1 where temperature is not null 
union distinct
select device_id,temperature from table2 where temperature is not null;
```

执行结果：

```Bash
+---------+-----------+
|device_id|temperature|
+---------+-----------+
|      101|       90.0|
|      101|       85.0|
|      100|       90.0|
|      100|       85.0|
|      100|       88.0|
+---------+-----------+
Total line number = 5
It costs 0.074s
```

2. 获取 table1 和 table2 中设备及温度的非空数据集合（保留重复）

```SQL
select device_id,temperature from table1 where temperature is not null 
union all 
select device_id,temperature from table2 where temperature is not null;
```

执行结果：

```SQL
+---------+-----------+
|device_id|temperature|
+---------+-----------+
|      101|       90.0|
|      101|       90.0|
|      101|       85.0|
|      101|       85.0|
|      101|       85.0|
|      101|       85.0|
|      100|       90.0|
|      100|       85.0|
|      100|       85.0|
|      100|       88.0|
|      100|       90.0|
|      100|       90.0|
|      101|       90.0|
|      101|       85.0|
|      101|       85.0|
|      100|       85.0|
|      100|       90.0|
+---------+-----------+
Total line number = 17
It costs 0.108s
```

> ​**注意**​：
>
> * 集合操作​**不保证结果顺序**​，实际输出顺序可能与示例不同。

## 2. INTERSECT
### 2.1 概述

INTERSECT 操作返回两个查询结果集中共同存在的行（不保证结果顺序），支持去重（默认）和保留重复两种模式。

### 2.2 语法定义

```SQL
query1 INTERSECT [ALL | DISTINCT] query2
```

​**说明**​：

1. ​**去重规则**​：

    1. 默认（`INTERSECT` 或 `INTERSECT DISTINCT`）：自动去除重复行。
    2. `INTERSECT ALL`：保留所有重复行（包括重复项），性能略低。
2. ​**优先级规则**​：

    1. `INTERSECT` 优先级高于 `UNION` 和 `EXCEPT`（如 `A UNION B INTERSECT C` 等价于 `A UNION (B INTERSECT C)`）。
    2. 从左到右计算（`A INTERSECT B INTERSECT C` 等价于 `(A INTERSECT B) INTERSECT C`）。
3. ​**输入要求**​：

    1. 两个查询结果的列数必须相同。
    2. 对应列数据类型需兼容（兼容性规则同 UNION）：
        * 数值类型互容：`INT32`、`INT64`、`FLOAT`、`DOUBLE` 之间完全兼容。
        * 字符串类型互容：`TEXT` 与 `STRING` 完全兼容。
        * 特殊规则：`INT64` 与 `TIMESTAMP` 兼容。
    3. NULL 值视为相等（`NULL IS NOT DISTINCT FROM NULL`）。
    4. 若 `SELECT` 未包含 `time` 列，则 `time` 列不参与比较，结果集无 `time` 列。
4. ​**结果集规则**​：

    1. 列名及顺序继承第一个查询的定义。

### 2.3 使用示例

基于 [示例数据](../Reference/Sample-Data.md)：

1. 获取 table1 和 table2 中设备及温度的共同数据（去重）

   ```SQL
   select device_id, temperature from table1 
   intersect
   select device_id, temperature from table2;
   
   --等价于;
   select device_id, temperature from table1
   intersect distinct
   select device_id, temperature from table2;
   ```

   执行结果：

   ```Bash
   +---------+-----------+
   |device_id|temperature|
   +---------+-----------+
   |      101|       90.0|
   |      101|       85.0|
   |      100|       null|
   |      100|       90.0|
   |      100|       85.0|
   +---------+-----------+
   Total line number = 5
   It costs 0.087s
   ```
2. 获取 table1 和 table2 中设备及温度的共同数据（保留重复）

   ```SQL
   select device_id, temperature from table1 
   intersect all
   select device_id, temperature from table2;
   ```

   执行结果：

   ```Bash
   +---------+-----------+
   |device_id|temperature|
   +---------+-----------+
   |      100|       85.0|
   |      100|       90.0|
   |      100|       null|
   |      101|       85.0|
   |      101|       85.0|
   |      101|       90.0|
   +---------+-----------+
   Total line number = 6
   It costs 0.139s
   ```

> ​**注意**​：
>
> * 集合操作​**不保证结果顺序**​，实际输出顺序可能与示例不同。
> * 与 `UNION`/`EXCEPT` 混合使用时，需通过括号明确优先级（如 `A INTERSECT (B UNION C)`）。

## 3. EXCEPT
### 3.1 概述

EXCEPT 操作返回第一个查询结果集存在但第二个查询结果集中不存在的行（不保证结果顺序），支持去重（默认）和保留重复两种模式。

### 3.2 语法定义

```SQL
query1 EXCEPT [ALL | DISTINCT] query2
```

​**说明**​：

1. ​**去重规则**​：

    1. 默认（`EXCEPT` 或 `EXCEPT DISTINCT`）：自动去除重复行。
    2. `EXCEPT ALL`：保留所有重复行（包括重复项），性能略低。
2. ​**优先级规则**​：

    1. `EXCEPT` 与 `UNION` 优先级相同，低于 `INTERSECT`（如 `A INTERSECT B EXCEPT C` 等价于 `(A INTERSECT B) EXCEPT C`）。
    2. 从左到右计算（`A EXCEPT B EXCEPT C` 等价于 `(A EXCEPT B) EXCEPT C`）。
3. ​**输入要求**​：

    1. 两个查询结果的列数必须相同。
    2. 对应列数据类型需兼容（兼容性规则同 UNION）：
        * 数值类型互容：`INT32`、`INT64`、`FLOAT`、`DOUBLE` 之间完全兼容。
        * 字符串类型互容：`TEXT` 与 `STRING` 完全兼容。
        * 特殊规则：`INT64` 与 `TIMESTAMP` 兼容。
    3. NULL 值视为相等（`NULL IS NOT DISTINCT FROM NULL`）。
    4. 若 `SELECT` 未包含 `time` 列，则 `time` 列不参与比较，结果集无 `time` 列。
4. ​**结果集规则**​：

    1. 列名及顺序继承第一个查询的定义。

### 3.3 使用示例

基于 [示例数据](../Reference/Sample-Data.md)：

1. 获取 table1 中存在但 table2 中不存在的设备及温度数据（去重）

   ```SQL
   select device_id, temperature from table1 
   except
   select device_id, temperature from table2;
   
   --等价于;
   select device_id, temperature from table1 
   except distinct
   select device_id, temperature from table2;
   ```

   执行结果：

   ```Bash
   +---------+-----------+
   |device_id|temperature|
   +---------+-----------+
   |      101|       null|
   |      100|       88.0|
   +---------+-----------+
   Total line number = 2
   It costs 0.173s
   ```
2. 获取 table1 中存在但 table2 中不存在的设备及温度数据（保留重复）

   ```SQL
   select device_id, temperature from table1
   except all
   select device_id, temperature from table2;
   ```

   执行结果：

   ```Bash
   +---------+-----------+
   |device_id|temperature|
   +---------+-----------+
   |      100|       85.0|
   |      100|       88.0|
   |      100|       90.0|
   |      100|       90.0|
   |      100|       null|
   |      101|       85.0|
   |      101|       85.0|
   |      101|       90.0|
   |      101|       null|
   |      101|       null|
   |      101|       null|
   |      101|       null|
   +---------+-----------+
   Total line number = 12
   It costs 0.155s
   ```

> ​**注意**​：
>
> * 集合操作​**不保证结果顺序**​，实际输出顺序可能与示例不同。
> * 与 `UNION`/`INTERSECT` 混合使用时，需通过括号明确优先级（如 `A EXCEPT (B INTERSECT C)`）。