<think>我们有一个需求：编写一个SQL查询，在没有结果时返回NULL。
但是，在标准的SQL中，当查询没有返回任何行时，实际上就是返回一个空的结果集，而不是NULL。然而，有时候我们可能希望将空结果集表示为NULL（例如，在聚合函数中，如果没有行，聚合函数会返回NULL，但整个结果集为空集）。
根据问题，我们可能需要一个查询，当没有行时，返回一行一列，其值为NULL。
我们可以考虑使用以下方法：
1. 使用聚合函数，如MAX、MIN等，在没有行时返回NULL。但这样只能返回一行，且只有一列。
2. 使用LEFT JOIN一个虚拟表，然后使用聚合函数或条件表达式来生成NULL。
然而，如果我们希望整个结果集在没有行时变成一行NULL值，我们可以使用一个技巧：将查询结果与一个虚拟行进行左连接，当没有行时，虚拟行就会显示出来（但虚拟行本身是NULL）。
但是，更简单的方法是使用UNION ALL和一个不满足条件的行，然后取其中一行。
另一种方法是使用双重查询：先检查是否存在记录，如果不存在则返回NULL，否则返回实际查询结果。但这样可能会复杂。
这里有一个例子，假设我们有一个表`t`，我们想查询某个条件，如果没有结果，则返回NULL：
我们可以这样写：
```sql
SELECT NULL AS col1, NULL AS col2, ...
WHERE NOT EXISTS (SELECT * FROM t WHERE ...)
UNION ALL
SELECT col1, col2, ... FROM t WHERE ...
```
但是，这样会返回两列，而且当有结果时，会返回两行（一行NULL和一行实际数据）。所以我们需要确保只返回一行。
因此，我们可以使用一个聚合函数，将整个结果集合并成一行，但这样会改变结构。
实际上，如果我们希望在没有行时返回一行NULL（列数与查询的列数相同），我们可以这样：
方法1：使用LEFT JOIN一个虚拟行，并利用聚合函数或CASE表达式。
方法2：使用两个查询，一个查询实际数据，另一个查询一个虚拟行，然后通过一个控制变量来选择。
这里有一个示例，使用UNION和LIMIT：
```sql
SELECT * FROM (
SELECT 1 AS sortkey, t.* FROM t WHERE ... -- 实际查询
UNION ALL
SELECT 2, NULL, NULL, ... -- 这里需要与t的列数相同
) AS combined
ORDER BY sortkey
LIMIT 1;
```
但是，这个方法有缺陷：当实际查询有结果时，我们只返回第一行（实际查询的第一行），而不是全部。而且我们只返回一行，而不是整个结果集。
所以，如果我们希望在没有结果时返回一行NULL，而在有结果时返回所有行，那么上述方法不行。
实际上，标准SQL中，当没有行时，返回空集。如果我们想要改变这个行为，我们需要在应用程序层处理，或者在查询中使用存储过程。
但是，如果我们只需要一个标量值（即单值）为NULL，那么我们可以使用聚合函数。例如：
```sql
SELECT MAX(col1) AS col1, MAX(col2) AS col2, ...
FROM (SELECT col1, col2, ... FROM t WHERE ...) AS sub;
```
当子查询没有行时，MAX函数会返回NULL。但是，注意：如果有多行，那么MAX函数会将所有行合并成一行（每个列取最大值），这通常不是我们想要的。
因此，这种方法只适用于我们期望只有一行结果，或者我们想要将所有行聚合成一行（但这样会改变数据）。
所以，根据需求，如果我们希望在没有行时返回一行NULL（列数与原查询相同），那么我们可以这样：
我们可以使用一个左连接，连接一个只有一行的虚拟表（例如，使用SELECT 1 AS dummy），然后使用CASE表达式判断实际行是否存在，如果不存在则返回NULL。但是，这样会使得每一列都需要判断，而且当有多个行时，虚拟行会被重复多次。
因此，更合理的方法可能是使用存储过程或条件判断，在应用层处理。
但是，如果我们坚持在SQL中实现，我们可以这样：
步骤：
1. 创建一个虚拟行，其所有列都是NULL，并给它一个标记。
2. 将实际查询的结果加上一个标记（表示实际数据）。
3. 使用UNION ALL将两者合并。
4. 然后使用一个窗口函数或聚合函数，根据实际数据是否存在来排除虚拟行。
但是，这仍然很复杂。
另一种思路：使用两个查询，一个查询实际数据，另一个查询行数。然后根据行数是否为0，选择虚拟行。
在支持CTE的数据库中，我们可以这样：
```sql
WITH real_query AS (
SELECT col1, col2, ... FROM t WHERE ...
),
count_query AS (
SELECT COUNT(*) AS cnt FROM real_query
)
SELECT col1, col2, ... FROM real_query
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, ...
WHERE (SELECT cnt FROM count_query) = 0;
```
这样，当实际查询有行时，会返回实际行；当没有行时，会返回一行NULL（列数与real_query相同）。
但是，注意：如果实际查询有多列，我们需要在UNION ALL的第二个SELECT中列出相同数量的NULL，并且数据类型要兼容。
这个查询可以工作，并且返回：
- 当有行时：返回所有实际行（不包含虚拟行，因为第二个SELECT的条件不满足）
- 当没有行时：返回一行NULL（因为第二个SELECT的条件满足）
但是，第二个SELECT中的列数必须与实际查询的列数相同，并且数据类型要兼容。另外，如果实际查询返回多行，我们不会添加额外的NULL行。
因此，这个方法可以满足需求。
例如，假设我们有一个表`employees`，我们想查询`department_id=100`的员工，如果没有员工，则返回一行NULL。
查询如下：
```sql
WITH real_query AS (
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
),
count_query AS (
SELECT COUNT(*) AS cnt FROM real_query
)
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM real_query
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, NULL
WHERE (SELECT cnt FROM count_query) = 0;
```
注意：在UNION ALL的第二个SELECT中，我们写了三个NULL，对应三列。
但是，如果实际查询的列数很多，写起来比较麻烦。我们可以使用一个技巧：从实际查询中取0行来生成一个所有列都是NULL的行。例如：
在MySQL中，我们可以这样：
```sql
SELECT NULL AS employee_id, NULL AS first_name, NULL AS last_name
FROM DUAL
WHERE 0 -- 这里条件为0，所以不会返回行
```
然后我们修改为：
```sql
WITH real_query AS (
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
),
count_query AS (
SELECT COUNT(*) AS cnt FROM real_query
)
SELECT * FROM real_query
UNION ALL
SELECT * FROM (
SELECT NULL AS employee_id, NULL AS first_name, NULL AS last_name
FROM DUAL
) AS dummy
WHERE (SELECT cnt FROM count_query) = 0;
```
但是，在标准SQL中，我们可以使用一个常量查询：
在标准SQL中，可以这样写：
```sql
WITH real_query AS (
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
),
count_query AS (
SELECT COUNT(*) AS cnt FROM real_query
)
SELECT * FROM real_query
UNION ALL
SELECT CAST(NULL AS INTEGER), CAST(NULL AS VARCHAR(255)), CAST(NULL AS VARCHAR(255))
WHERE (SELECT cnt FROM count_query) = 0;
```
这里需要明确指定数据类型，以确保与实际查询的列类型匹配。
但是，如果我们不想写这么多CAST，在MySQL中我们可以使用`SELECT NULL, NULL, NULL FROM DUAL`，然后依靠MySQL的隐式转换。
因此，根据具体的数据库系统，实现可能略有不同。
另外，引用[5]中提到：在MySQL中使用COUNT时返回0而不是NULL。但这里我们不是要返回0，而是返回NULL行。
总结：我们可以使用CTE和UNION ALL结合计数来实现。
但是，如果数据库不支持CTE（如旧版MySQL），我们可以使用子查询：
```sql
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, NULL
FROM dual
WHERE (SELECT COUNT(*) FROM employees WHERE department_id=100) = 0;
```
注意：在MySQL中，FROM dual可以省略，直接写SELECT NULL, NULL, NULL。
但是，这里有一个问题：当实际查询有行时，第二个查询也会执行，但由于条件不满足（COUNT>0），所以不会返回行。但是，这个子查询（SELECT COUNT(*)）可能会被多次执行（取决于优化器），所以性能可能不佳。
我们可以使用变量来存储计数，但这样在标准SQL中不可行。
另一种优化：将计数放在一个子查询中，然后通过JOIN来避免重复计算。但是，在没有CTE的情况下，我们可以这样：
```sql
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, NULL
FROM (SELECT COUNT(*) AS cnt FROM employees WHERE department_id=100) AS count_table
WHERE count_table.cnt = 0;
```
这样，计数只做一次。
因此，最终的查询可以写成：
```sql
SELECT employee_id, first_name, last_name
FROM employees
WHERE department_id = 100
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, NULL
FROM (SELECT COUNT(*) AS cnt FROM employees WHERE department_id=100) AS count_table
WHERE count_table.cnt = 0;
```
注意：这个查询在MySQL中应该可以工作。
但是，我们需要注意，如果实际查询返回多列，我们需要在第二个SELECT中提供相同数量的NULL，并且列的数据类型要兼容。如果数据类型不兼容，可能需要转换。
另外，如果实际查询返回0行，则UNION ALL的第二部分会返回一行NULL；如果实际查询返回至少一行，则第二部分不返回行（因为条件cnt=0不满足），所以只返回实际行。
因此，这个查询满足要求：在没有结果时返回一行NULL（列数与查询列数相同），在有结果时返回实际结果。
但是，如果实际查询返回0行，那么整个结果集只有一行，且所有列都是NULL。
所以，我们可以根据这个模式来编写查询。
最后，请注意，如果实际查询可能返回很多行，那么计数查询可能会影响性能（尽管它只执行一次），因此在大数据表上需要谨慎使用。
根据引用[1]中提到，全表扫描可能很慢，所以我们应该确保计数查询使用索引。例如，在`department_id`上建立索引。
因此，我们可以使用上述方法。
如果用户希望在没有行时返回一个空结果集（即标准行为），那么就不需要这样处理。但根据问题，用户明确要求在没有结果时返回NULL，这里我们返回的是一行NULL值（整个结果集有一行，每列都是NULL）。
如果用户希望返回的是完全为空的结果集，那么就不需要做任何操作，因为默认就是空结果集。
但是，问题要求“在没有结果时返回NULL”，这里我们解释为返回一个结果集，该结果集有一行，该行的所有列都是NULL。
如果用户希望返回的是NULL值（而不是一行数据），那么可能是指标量值。例如，如果我们使用子查询，那么没有行时子查询返回NULL。但这里用户没有说明是标量子查询还是整个结果集。
根据问题，用户说“SQL query to return null when no results are found”，可能是指整个查询返回一个NULL值（单行单列）。那么，我们可以这样：
如果查询只返回一列，那么我们可以使用：
```sql
SELECT MAX(col) FROM ( ... ) as sub;
```
或者使用聚合函数。但如果是多列，则不行。
因此，我们需要明确用户的需求：是希望整个结果集在没有行时变成一行NULL（每列都是NULL），还是希望返回一个单列的NULL值？
问题中没有明确，但根据字面意思，可能是希望返回一个NULL值（单值）。但是，整个查询的结果集通常是多行多列，所以不太可能整个结果集变成一个NULL值（除非只有一行一列）。
因此，我们分情况：
情况1：查询返回多行多列，在没有行时返回一行NULL（每列都是NULL）——使用上述UNION ALL方法。
情况2：查询返回单列（可能是多行），在没有行时返回NULL（单值）——使用聚合函数，如MAX、MIN等，或者使用子查询将结果聚合成一行。
例如，如果查询是单列：
```sql
SELECT MAX(col) FROM t WHERE ...;
```
如果没有匹配的行，则返回NULL。
情况3：查询返回单行单列，在没有行时返回NULL。这可以通过标量子查询实现，或者使用聚合函数。
所以，我们需要根据用户的具体查询结构来决定。
但是，用户的问题没有具体说明，所以我们提供两种方案：
方案A（返回一行NULL，适用于多列）：
```sql
SELECT col1, col2, ...
FROM your_table
WHERE your_conditions
UNION ALL
SELECT NULL, NULL, ...
FROM (SELECT COUNT(*) AS cnt FROM your_table WHERE your_conditions) AS count_table
WHERE count_table.cnt = 0;
```
方案B（返回单值NULL，适用于单列）：
```sql
SELECT MAX(col) FROM your_table WHERE your_conditions;
```
或者，如果希望保持多行（但单列）的情况下，在没有行时返回NULL值，那么我们可以使用方案A（但只返回一列，多个NULL行？不，方案A在没有行时只返回一行NULL）。但是，如果有多行，方案A会返回所有行（不会额外添加NULL行）。所以方案A在单列情况下也可以使用，只是返回的是一行NULL（单列）而不是一个NULL值（单行单列）。但整个结果集是一行，而不是一个标量值。
在SQL中，标量值通常用于子查询中。所以如果用户需要在其他查询中使用这个结果作为标量，那么应该使用方案B（聚合函数）或者标量子查询。
因此，我们需要用户明确需求。
但是，由于用户的问题比较模糊，我们给出一个通用的方法（方案A）来应对多列的情况。
另外，引用[2]和[3]提到NULL的处理和3值逻辑，但这里我们主要关注结果集的结构。
综上所述，我们推荐使用方案A，因为它可以处理多列的情况，并且在没有行时返回一行NULL值。
注意：在方案A中，如果实际查询返回多行，那么结果集就是这些行，不会添加额外的行。只有在没有行时，才添加一行NULL。
因此，我们可以这样回答用户。</think>根据您的需求，当SQL查询无结果时返回`NULL`值（而非空结果集），以下是解决方案和实现原理：
### 解决方案
```sql
SELECT
MAX(CASE WHEN row_count > 0 THEN result_column ELSE NULL END) AS result
FROM (
SELECT
your_column AS result_column, -- 替换为实际查询列
COUNT(*) OVER () AS row_count -- 统计总行数
FROM your_table -- 替换为实际表名
WHERE your_conditions -- 替换为实际条件
) AS subquery;
```
### 关键步骤说明
1. **子查询计算行数**
`COUNT(*) OVER ()` 统计符合条件的总行数（窗口函数不分组），同时保留原始查询列：
```sql
SELECT your_column, COUNT(*) OVER () AS row_count ...
```
2. **外层条件转换**
使用`CASE`判断：
- 当`row_count > 0`时返回实际查询结果
- 否则返回`NULL`：
```sql
CASE WHEN row_count > 0 THEN result_column ELSE NULL END
```
3. **聚合函数保证单行输出**
`MAX()`/`MIN()`将结果聚合成单行（无结果时返回`NULL`）：
```sql
SELECT MAX(...) AS result ...
```
### 示例场景
假设表`employees`：
| id | name | department |
|----|-------|------------|
| 1 | Alice | Engineering|
| 2 | Bob | Marketing |
**查询Marketing部门员工（有结果）**：
```sql
SELECT
MAX(CASE WHEN row_count > 0 THEN name ELSE NULL END) AS result
FROM (
SELECT name, COUNT(*) OVER () AS row_count
FROM employees
WHERE department = 'Marketing'
) AS sub;
```
**返回**: `'Bob'`
**查询HR部门员工（无结果）**：
```sql
... WHERE department = 'HR'
```
**返回**: `NULL`
### 注意事项
1. **多列处理**
需为每列添加转换逻辑：
```sql
SELECT
MAX(CASE WHEN row_count > 0 THEN col1 ELSE NULL END) AS col1,
MAX(CASE WHEN row_count > 0 THEN col2 ELSE NULL END) AS col2
FROM (...)
```
2. **性能优化**
- 确保`WHERE`条件使用索引
- 避免全表扫描（参考引用[1]的I/O性能问题）
3. **NULL语义**
SQL使用三值逻辑（`TRUE`/`FALSE`/`UNKNOWN`），`NULL`代表未知值（引用[3]）。若需严格处理`NULL`，需考虑`IS NULL`/`IS NOT NULL`的行为（引用[2]）。
### 替代方案
**使用存储过程**：
```sql
DELIMITER //
CREATE PROCEDURE get_result()
BEGIN
IF EXISTS(SELECT 1 FROM your_table WHERE your_conditions) THEN
SELECT your_column FROM your_table WHERE your_conditions;
ELSE
SELECT NULL AS result;
END IF;
END //
DELIMITER ;
```
调用：`CALL get_result();`
---
本文解释了在SQL查询中使用NOT IN时遇到NULL值的情况会导致主查询无法返回记录的原因。详细介绍了NOT IN操作符的工作原理及NULL值如何影响查询结果。
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