数据库学习笔记(一)

数据库技术
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2023-03-13
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数据库学习笔记(一)

个人习惯，SQL 都直接用小写字母，SQL 不区分大小写，大写个人看着别扭。

1. SQL 概述

  • SQL(Structured Query Language)：结构化查询语言，是关系数据库的标准语言。
  • SQL 是一个通用的、功能极强的关系数据库语言
  • SQL 以同一种语法结构提供多种使用方式
  1. SQL 是一门独立的语言，能够独立地用于联机交互的使用方式
  2. SQL 也是一门嵌入式语言，能够嵌入到高级语言(如 C、Java)中

2. 数据定义

2.1 模式的定义与删除

2.1.1 定义模式

create schema "S-T" authorization Wang   # 为用户Wang定义一个模式S-T

如果没有指定模式名，则模式名隐含为用户名

2.1.2 删除模式

drop schema <模式名> <cascade|restrict>
  • cascade(级联)：删除模式的同时把该模式中的所有数据库对象(如表等)全部删除
  • restrict(限制)：如果该模式中定义了数据库对象(如表、视图等)，则会拒绝该删除语句的执行

2.2 基本表的定义、删除与修改

2.2.1 基本表定义

语法：

create table <表名>
	(<列名> <数据类型> [<列级完整性约束条件>]
     [,<列名> <数据类型> [<列级完整性约束条件>]]
     ...
     [,<表级完整性约束条件>]);

基本表定义：

create table Student
	(Sno char(9) primary key,	# 列级完整性约束条件，Sno是主码
     Sname char(20) unique, 	# Sname取唯一值
     Sage smallint
    );

有外码的基本表定义

create table Course
	(Cno char(4) primary key,
     Cname char(40),
     foreign key(Cpno) references Course(Cno) # 表级完整性约束条件
     # Cpno是外码，被参照表是Course,被参照列是Cno
    );

2.2.2 模式与表

每一个基本表都属于某一个模式

一个模式包含多个基本表

定义基本表所属模式

在表名中给出模式名

create table "S-T".Student(...);   # 模式名为S-T

在创建模式语句中同时创建表

create schema Test authorization Zhang
create table tab(...);

设置所属的模式

创建基本表(以及其他数据库对象)，如果没有指定模式，系统会根据搜索对象来确定该对象所属的模式

关系数据库管理系统会使用模式列表中第一个存在的模式作为数据库对象的模式名

显示当前的搜索路径: show search_path;

2.2.3 修改基本表

增加列

alter table Student add S_entrance Date;
/* 向Student表中增加列S_entrance, 数据类型为日期型 */

新增的列为空值

修改列的数据类型

alter table Student alter column Sage int;
/* 将年龄那一列地数据类型变为整型 */

增加列的约束条件

alter table Course add unique(Cname)
/* 为表Course的Cname列增加必须取唯一值的约束条件 */

2.2.4 删除基本表

drop table <表名> [cascade|restrict]  # 参考删除模式

2.3 索引的建立与删除

建立索引的目的：加快查询速度

2.3.1 建立索引

语法：

create [unique] [cluster] index <索引名> on <表名>(<列名>[<次序>]);
  • 次序：指定索引值的排列次序，升序：asc，降序：desc，默认值是 asc
  • unique：该索引的每一个索引值只对应唯一的数据记录
  • cluster：表示要建立的索引是聚簇索引
create unique index Stusno on Student(Sno); # Student表按学号升序建唯一索引
create unique index SCno on SC(Sno, asc, Cno, desc);
/* SC表按学号升序和课程号降序建唯一索引 */

2.3.2 修改索引

语法：

alter index <旧索引名> rename to <新索引名>
alter index SCno rename to SCSno; # 将SC表的SCno索引名改为SCSno

2.3.3 删除索引

drop index SCno; # 删除SCno索引

3. 数据查询

3.1 单表查询

查询只涉及一个表

选择表中的若干列

/* 1. 查询指定列 */
selete Sno, Sname from Student;

/* 2. 查询全部列 */
select * from Student;

/* 3. 查询经过计算的值 */
select Sname, 2021-Sage from Student;

选择表中的若干元组

/* 如果没有指定distinct关键词，则默认为all，all不会去重 */
select Sno from SC;
# 等价于
select all Sno from SC;

select distinct Sno from SC; # 会去重

/* 查询满足条件的元组 */
/* 1. 比较大小 */
select distinct Sno from SC
where Grade<60;  # 查询考试成绩有不及格的学生的学号

/* 2. 确定范围 */
select Sname from Student
where Sage between 20 and 23; # 用谓词between ... and ... 来确定范围

/* 3. 确定集合 */
select Sname from Student
where Sdept in ('CS', 'MA', 'Is'); # 查询CS系、MA系、IS系的学生的姓名

/* 4. 字符匹配 */
select * from Student
where Sno like '201211123'; # 查询学号为201211123的学生的信息

select Sname from Student
where Sname like '_阳%'  # 查询名字中第二个字为"阳"的学生的姓名
/* 通配符%代表任意长度的(包括长度为0)的字符串，而通配符_代表匹配任意单个字符 */

select Cno from Course
where Cname like 'DB/_Design' escape "/"; /*使用换码字符"/"将通配符转义为普通字符*/

/* 5. 涉及空值的查询 */
select Sno from SC
where Grade is NULL;  # 查询没有成绩的学生的学号

order by 子句

select Sno from SC
where Cno='3'
order by Grade DESC; # 查询选修了3号课程的学生的学号，结果按分数降序排列

聚集函数

select count(*) from Student;   # 查询学生总人数

select avg(Grade) from SC
where Cno='1';  # 查询1号课程的学生的平均成绩

group by 子句

select Cno, count(Sno) from SC
group by Cno; # 根据Cno分组，会去重

select Cno, count(Sno) from SC
group by Cno, Sno; # 根据Cno,Sno分组，只有Cno和Sno相同的会分为一组

/* 增加条件表达式 */
select Sno from Sc
group by Sno
having avg(Grade)>=90;

having 短语与 where 自居的区别：

  • 作用对象不同
  • where 子句作用于基表或视图，从中选择满足条件的元组
  • having 短语作用于组，从中选择满足条件的元组

where 子句中不能使用聚集函数作为条件表达式

3.2 连接查询

连接查询：同时涉及两个以上的表的查询

等值与非等值连接查询

/* 等值连接 */
select Student.*, SC.* from Studentm SC
where Student.Sno = SC.Sno   # 查询每个学生及其选修课程的情况

/*  自然连接 */
select Student.Sno, Sname, Sage, Cno, GRade from Student, SC
where Student.Sno = SC.Sno  # 上面的查询用自然连接完成

自身连接

select First.Cno, Second.Cpno
from Course First, Course Second # 因为所有属性名都是同名的，所以需要使用别名前缀
where First.Cpno = Second.Cno;  # 查询每一门课的间接先修课

外连接

多表连接

select Student.Sno, Sname, Cname
from Student, SC, Course
where Student.Sno = SC.Sno and SC.Cno = Course.Cno;

3.3 嵌套查询

/*  1. 带有in谓词的子查询 */
select Sno, Sname, Sdept from Student
where Sdept in
	(select Sdept from Student
     where Sname='刘成'
    );   # 查询和"刘成"在同一个系的学生


/* 2. 带有比较运算符的子查询 */
select Sno, Cno from SC x
where Grade >= (select avg(Grade) from SC y
			   where y.Sno = x.Sno);

/* 3. 带有any(some)或all谓词的子查询 */
# 使用any或all谓词时需要同时使用比较运算
# any表示子查询结果中的某个值, all表示子查询结果中的所有值

select Sname, Sage from Student
where Sage < any(select Sage from Student
                 where Sdept='CS')
and Sdept <> 'CS';   # 父查询块中的条件，'<>'作用和'!='一样
/* 子查询先把所有CS系的学生的年龄找出来，然后使用any谓词找出比找出来的结果中任意一个年龄小的 */

/* 4. 带有exists谓词的子查询 */
select Sname from Student
where exists   # 带有exists谓词的子查询不返回任何数据，若内层查询结果为空，则外层的where子句返回假值
	(select * from SC
     where Sno = Student.Sno and Cno = '1'
    );

3.4 集合查询

并集 union

select * from Student
where Sdept='CS'
union
select * from Student
where Sage<=19  # 查询CS系以及年龄不超过19岁的学生
/* union: 将多个查询结果合并起来，系统会自动去重 */
/* union all: 将多个查询结果合并起来后，不去重 */

交集 intersect

select * from Student
where Sdept='CS'
intersect
select * from Student
where Sage<=19   # 查询CS系而且年龄不超过19岁的学生

差集 except

select * from Student
where Sdept='CS'
except
select * from Student
where Sage<=19   # 查询CS系中年龄超过19岁的学生

4. 数据更新

4.1 插入数据

两种插入方式：

插入元组

语法：

insert into <表名> [(<属性列1>, <属性列2>...)]
values(<常量1>, <常量2>...);

作用：将元组插入到指定表中

into 子句：

  1. 指定要插入的表名及属性列
  2. 属性列的顺序和表定义的顺序可以不一致
  3. 没有指定属性列：表示要插入的是完整的元组，而且属性列顺序和表定义的顺序需要一致
  4. 指定部分属性列：插入的元组在其余属性列上取空值

values 子句：提供的值必须和 into 子句匹配，包括值的个数和值的类型

insert into SC(Sno, Cno)
values('20121112', '1');   # 增加选课记录

insert into Student
values('2012322221', 'ttt', '男', 111, 'CS');  # into子句没有给出指定属性列，所以插入的是完整的元组

插入子查询结果

/* 1. 建表 */
create table Dept_age
	(Sdept char(15)
     Avg_age smallint);

/* 2. 插入数据 */
insert into Dept_age(Sdept, Avg_age)
	select Sdept, avg(Sage) from Student
	group by Sdept;

4.2 修改数据

语句格式：

update <表名>
set <列名>=<表达式>[, <列名>=<表达式>]...
[where <条件>]  # 省略where子句，表示要修改表中的所有元组

4.2.1 修改某一个元组的值

update Student
set Sage = 22
where Sno = '201123012';

4.2.2 修改多个元组的值

update Student
set Sage = Sage + 1;

4.2.3 带子查询的修改语句

update SC
set Grade = 0
where Sno in
	(select Sno from Student
     where Sdept = 'CS');

4.3 删除数据

4.3.1 删除某一个元组的值

delete from Student
where Sno = '201233215';

4.3.2 删除多个元组的值

delete from SC;

4.3.3 带子查询的删除语句

delete from SC
where Sno in
	(select Sno from Student
     where Sdept='CS');

5. 空值的处理

空值：不知道或不存在或无意义的值，有以下几种情况

  • 该属性应该有值，但是目前不知道它的具体值
  • 该属性不应该有值
  • 由于某种原因不便于填写
# 产生空值
insert into SC(Sno, Cno, Grade)
values('2012345632', '1', null);

insert into SC(Sno, Cno)
values('2012345621', '1');	# 没有赋值的属性，其值为空值

update Student
set Sdept = null
where Sno = '20123245656';

# 空值的判断
select * from Student
where Sname is null;

不能取空值的情况：

  • 有 not null 约束条件不能取空值
  • 加了 unique 限制的属性不能取空值
  • 码属性不能取空值

空值与另一个值(包括空值)的算术运算的结果是空值

空值与另一个值(包括空值)的比较运算结果是 unknown

6. 视图

视图的特点：

  • 虚表，是从一个或几个基本表导出的表
  • 只存放视图的定义，不存放视图对应的数据
  • 基表中的数据发生变化，从试图中查询出来的数据也会改变

6.1 定义视图

6.1.1 建立视图

语法格式：

create view <视图名> [<列名>, <列名>...]
as <子查询>
[with check option];
# with check option：对视图进行update、insert和delete操作时要保证更新、插入和删除的行满足视图定义中的谓词条件
create view IS_Student
as
select Sno from Student
where Sdept = 'IS'

6.1.2 删除视图

语法格式：

drop view <视图名> [cascade];	# 使用cascade级联删除语句，会把该视图和由它导出的所有的所有试图一起删除

删除基表时，需要显式的使用 drop view 语句删除，或者使用 cascade 级联删除

drop view IS_Student;

6.2 查询视图

select Sno, Sage from IS_Student
where Sage < 20;

# 视图消解转换后的查询语句：
select Sno, Sage from Student
where Sdept = 'IS' and Sage < 20;

/* 视图消解法：1. 进行有效性检查
			2. 转换成等价的对基本表的查询
			3. 执行修正后的查询

6.3 更新视图

update IS_Student
set Sname = 'clz'
where Sno = '20213114565';

# 转换后的语句：
update Student
set Sname = 'clz'
where Sno = '20213114565' and Sdept = 'IS';

insert into IS_Student
values('202132456', 'clz', 21);

# 转换后的语句：
insert into Student(Sno, Sname, Sage, Sdept)
values('202132456', 'clz', 21, 'IS');

6.4 视图的作用

  • 视图能够简化用户的操作
  • 视图使用户能以多种角度看待同一数据
  • 视图对重构数据库提供了一定程度的逻辑独立性
  • 视图能够对机密数据提供安全保护
  • 适当的利用视图可以更清晰的表达查询
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