数据库系统概论复习笔记(三)关系数据库标准语言SQL

数据库笔记汇总：数据库系统概论复习笔记(五)笔记汇总
教材：数据库系统概论（第五版）
出版社：高等教育出版社

思维导图(考试部分)
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第三章 关系数据库标准语言SQL

SQL：结构化查询语言，是关系数据库的标准语言

3.1 SQL概述

SQL的特点

1. 综合统一
2. 高度非过程化(必须指定存取路径)
3. 面向集合的操作方式
4. 以同一种语法结构提供两种使用方法
5. 语言简洁，易学易用

SQL支持关系数据库三级模式结构

3.3 数据定义

数据库（有的系统称为目录）→ 模式 → 表以及视图、索引等

• 一个关系数据库管理系统的实例（Instance）中可以建立多个数据库
• 一个数据库中可以建立多个模式
• 一个模式下通常包括多个表、视图和索引等数据库对象

3.3.1 数据库模式的定义与删除

这里的模式，不是关系模式,也不是三级模式结构中的模式，指的是数据库管理系统（软件）的一个层次，也是实际的一个用户数据库

定义模式

CREATE SCHEMA <模式名>AUTHORIZATION<用户名>

定义数据库模式实际上定义了一个命名空间

删除模式

DROP SCHEMA <数据库模式名> <CASCADE|RESTRICT>

CASCADE（级联）

删除模式的同时把该模式中所有的数据库对象全部删除

RESTRICT（限制）

• 如果该模式中定义了下属的数据库对象（如表、视图等），则拒绝该删除语句的执行。
• 仅当该模式中没有任何下属的对象时才能执行。

3.3.2 基本表的定义、删除与修改

定义基本表

    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> ] );
    
 
      CREATE TABLE Student  
      (Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, 
        Sname CHAR(20) UNIQUE,
        Ssex CHAR(2),
        Sage SMALLINT,
        Sdept CHAR(20)
      ); 

常用完整性约束

• 主码约束：PRIMARY KEY
• 唯一性约束：UNIQUE
• 非空值约束：NOT NULL
• 参照完整性约束 FOREIGN KEY

修改基本表

    ALTER TABLE <表名>
    [ ADD <新列名> <数据类型> [ 完整性约束 ] ]
    [ DROP <完整性约束名> ]
    [ ALTER COLUMN <列名> <数据类型> ]；

    ALTER TABLE Student ADD S_entrance DATE;

• <表名>：要修改的基本表
• ADD子句：增加新列和新的完整性约束条件
• DROP子句：删除表中的列和删除指定的完整性约束条件
• ALTER COLUMN子句：用于修改列名和数据类型

删除基本表

直接删除属性列:

例：ALTER TABLE Student Drop Scome；

3.3.3 索引的建立与删除

建立索引的目的：加快查询速度

索引类型：

• 顺序文件上的索引
• B+树索引(具有动态平衡的优点)
• 散列（hash）索引(具有查找速度快的特点)
• 位图索引
• 采用B+树

建立索引

    CREATE [UNIQUE] [CLUSTER] [NONCLUSTERED] INDEX <索引名>
    ON <表名>(<列名>[<次序>][,<列名>[<次序>] ]…);

• <表名>：要建索引的基本表的名字
• 索引：可以建立在该表的一列或多列上，各列名之间用逗号分隔
• <次序>：指定索引值的排列次序，升序：ASC，降序：DESC，缺省值：ASC
• UNIQUE：此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
• NONCLUSTERED：创建非聚集索引。缺省是创建非聚集索引

例子

SC表按学号升序和课程号降序建唯一索引

    CREATE UNIQUE INDEX  SCno ON SC(Sno ASC,Cno DESC);

修改索引

    ALTER INDEX <旧索引名> RENAME TO <新索引名>

例子

将SC表的SCno索引名改为SCSno

    	ALTER INDEX SCno RENAME TO SCSno;

删除索引

    DROP INDEX <索引名>;
    DROP INDEX <表名>.<索引名>

例子

删除Student表的Stusname索引

    DROP INDEX Stusname;

3.3.4 数据字典

数据字典是关系数据库管理系统内部的一组系统表，它记录了数据库中所有定义信息

• 关系模式定义
• 视图定义
• 索引定义
• 完整性约束定义
• 各类用户对数据库的操作权限
• 统计信息等

关系数据库管理系统在执行SQL的数据定义语句时，实际上就是在更新数据字典表中的相应信息

3.4 数据查询

    SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式>[,<目标列表达式>] …
       FROM <表名或视图名>[,<表名或视图名> ]…|(SELECT 语句)  
       [AS]<别名>
    [ WHERE <条件表达式> ]
    [ GROUP BY <列名1> [ HAVING <条件表达式> ] ]
    [ ORDER BY <列名2> [ ASC|DESC ] ];

• SELECT子句：指定要显示的属性列
• FROM子句：指定查询对象（基本表或视图）
• WHERE子句：指定查询条件
• GROUP BY子句：对查询结果按指定列的值分组，该属性列值相等的元组为一个组。通常会在每组中作用聚集函数。
• HAVING短语：只有满足指定条件的组才予以输出
• ORDER BY子句：对查询结果表按指定列值的升序或降序排序

3.4.1 单表查询

查询仅涉及一个表

选择表中的若干列

查询全部列：SELECT * FROM Student;

选择表中的若干元组

消除取值重复的行

指定DISTINCT关键词，去掉表中重复的行(作用范围是所有目标列)

查询满足条件的元组

• 确定范围

BETWEEN … AND …

NOT BETWEEN … AND …

• 确定集合

IN <值表>

NOT IN <值表>

例：WHERE Sdept IN (‘CS’,'MA’,‘IS’ );

• 字符匹配

[NOT] LIKE ‘<匹配串>’

当匹配模板为固定字符串时：

可以用 = 运算符取代 LIKE 谓词

用 != 或 < >运算符取代 NOT LIKE 谓词

匹配串：

% （百分号） 代表任意长度（长度可以为0）的字符串

_ （下横线） 代表任意单个字符。

[ ]：匹配[ ]中的任意一个字符

[^ ]：不匹配[ ]中的任意一个字符

• 涉及空值的查询

IS NULL

IS NOT NULL

• 多重条件查询

AND和 OR来连接多个查询条件

ORDER BY子句

可以按一个或多个属性列排序

例：ORDER BY Grade DESC;

聚集函数

聚合函数就用来输入多个数据，输出一个数据的

WHERE子句中不能用聚集函数作为条件表达式。聚集函数只能用于SELECT子句和GROUP BY 中的HAVING子句

• 统计元组个数

COUNT(*)

• 统计一列中值的个数

COUNT([DISTINCT|ALL] <列名>)

• 计算一列值的总和（此列必须为数值型）

SUM([DISTINCT|ALL] <列名>)

• 计算一列值的平均值（此列必须为数值型）

AVG([DISTINCT|ALL] <列名>)

• 求一列中的最大值和最小值

MAX([DISTINCT|ALL] <列名>)
MIN([DISTINCT|ALL] <列名>)

GROUP BY子句(分组查询)

• 如果未对查询结果分组，聚集函数将作用于整个查询结果
• 对查询结果分组后，聚集函数将分别作用于每个组

按指定的一列或多列值分组，值相等的为一组

GROUP BY子句的作用对象是查询的中间结果表

3.4.2 连接查询

等值与非等值连接查询

等值连接：连接运算符为=

自身连接

• 一个表与其自己进行连接
• 需要给表起别名以示区别
• 由于所有属性名都是同名属性，因此必须使用别名前缀

例

查询每一门课的间接先修课（即先修课的先修课）

    SELECT  FIRST.Cno, SECOND.Cpno
     FROM  Course  FIRST, Course  SECOND
     WHERE FIRST.Cpno = SECOND.Cno;

多表连接

查询每个学生的学号、姓名、选修的课程名及成绩

      SELECT Student.Sno, Sname, Cname, Grade
       FROM Student, SC, Course/*多表连接*/
       WHERE Student.Sno = SC.Sno 
      		 AND SC.Cno = Course.Cno;

3.4.3 嵌套查询

将一个查询块嵌套在另一个查询块的WHERE子句或HAVING短语的条件中的查询称为嵌套查询

3.4.4 集合查询

种类：

• 并操作UNION

参加UNION操作的各结果表的列数必须相同；对应项的数据类型也必须相同

自动去掉重复元组，如果要保留重复元组，用ALL。

• 交操作INTERSECT
• 差操作EXCEPT

3.4.5基于派生表的查询

子查询不仅可以出现在WHERE子句中，还可以出现在FROM子句中，这时子查询生成的临时派生表成为主查询的查询对象

3.5 数据更新

3.5.1 插入数据

两种插入数据方式

插入元组

    INSERT
    INTO <表名> [(<属性列1>[,<属性列2 >…)]
    VALUES (<常量1> [,<常量2>]… );

INTO子句

• 指定要插入数据的表名及属性列
• 属性列的顺序可与表定义中的顺序可以不一致
• 没有指定属性列：表示要插入的是一条完整的元组，且属性列属性与表定义中的顺序一致
• 指定部分属性列：插入的元组在其余属性列上取空值

例子：将一个新学生元组（学号：201215128;姓名：陈冬;性别：男;所在系：IS;年龄：18岁）插入到Student表中。

    INSERT
    INTO  Student
    VALUES ('201215128','陈冬','男', 18, 'IS');

插入子查询结果

可以一次插入多个元组

3.5.2 修改数据

    UPDATE  <表名>
    SET  <列名>=<表达式>[,<列名>=<表达式>]…
    [WHERE <条件>];

• 修改指定表中满足WHERE子句条件的元组
• SET子句给出<表达式>的值用于取代相应的属性列
• 如果省略WHERE子句，表示要修改表中的所有元组

例子：将计算机系学生的年龄增加1岁。

    UPDATE Student
    SET Sage= Sage+1
    WHERE sdept='cs';

3.5.3 删除数据

       DELETE
       FROM     <表名>
       [WHERE <条件>];

3.7 视图

视图的特点

• 虚表，是从一个或几个基本表（或视图）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，从视图中查询出的数据也随之改变
• 对视图数据的操作最终都会转换为对基本表的操作

3.7.1 定义视图

建立视图 CREATE VIEW

       CREATE  VIEW <视图名>  [(<列名>  [,<列名>]…)]
       AS  <子查询>
       [WITH  CHECK  OPTION];

组成视图的属性列名：全部省略或全部指定

全部省略:

由子查询中SELECT目标列中的诸字段组成

明确指定视图的所有列名:

• 某个目标列是聚集函数或列表达式
• 多表连接时选出了几个同名列作为视图的字段
• 需要在视图中为某个列启用新的更合适的名字

关系数据库管理系统执行CREATE VIEW语句时只是把视图定义存入数据字典，并不执行其中的SELECT语句

行列子集视图

若一个视图是从单个基本表导出的，并且只是去掉了基本表的某些行和某些列，保留了主码

带表达式的视图

带虚拟列的视图

分组视图

带有GROUP BY子句的查询来定义视图

修改视图 ALTER VIEW

    ALTER VIEW  视图名 [( 列名[ ,...n ] )] 
    AS
    查询语句 

删除视图 DROP VIEW

    DROP  VIEW  <视图名>[CASCADE];

3.7.2 查询视图

略

3.7.3 更新视图

允许对行列子集视图进行更新

3.7.4 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