《SQL基础教程》第二版 读书笔记

基于最近面试的内容，复习一下SQL的基础知识，找找感觉。

第一章 数据库和SQL

1、数据库database：存储数据的仓库，通过计算机加工而成的可以进行高效访问的数据集合。

2、数据库管理系统DBMS：用来管理数据库的计算机系统。可实现多个用户同时安全简单地操作大量数据。

DBMS的种类（以数据的保存格式分类）：

• 层次数据库HDB：把数据通过层次结构（树形结构）的方式表现出来。
• 关系数据库RDBMS：由行和列组成的二维表来管理数据，使用SQL来操作数据。
• 面向对象数据库OODB：将数据以及对数据的操作集合起来以对象为单位进行管理。
• XML数据库：
• 键值存储系统Key-Value Store：用来保存查询所使用的的主键和值的组合的数据库。常用的有MangoDB
• 图数据库：用来存储关系网络的数据库，常见的有Neo4j

3、客户端——SQL语句——服务器——操作数据库——返回数据

4、SQL根据操作目的可以分为DDL、DML和DCL：

• DDL：数据定义语言，包括create、drop、alter
• DML：数据操作语言，包括select、insert、update、delete
• DCL：数据控制语言，包括commit（确认对数据库中的数据进行的变更）、rollback（取消变更）、grant（服务用户操作权限）、revoke（取消用户的操作权限）

5、SQL的基本书写规则：

• sql语句以分号结尾
• 关键字大写、表名的首字母大写、列名小写
• 在书写日期与字符串时，加单引号

6、表的创建：

• 通过CREATE TABLE 语句创建

• 表和列的命名要使用有意义的文字

• 指定列的数据类型（整数型、字符型、日期型等）

  • INTEGER 整型
  • CHAR \ VARCHAR（可变长度）
  • DATE 日期型

• 可在表中设置约束（主键约束和NOT NULL约束等）

  • 对数据进行限制或者追加条件
  • NOT NULL约束
  • 主键约束 PRIMARY KEY
  • comment 字段备注
  • DEFAULT 默认值

• 建表时注意设置默认字符集：default charset=utf8，否则不支持中文

• # 更改已创建好的表格的字符集charset
  ALTER TABLE t1 CONVERT TO CHARACTER SET utf8mb4;
  

7、表的删除和更新：

• DROP TABLE 删除表

• ALTER TABLE 表名 ADD (COLUMN) \ DROP 在表格中添加列或者删除列

  修改列的数据类型：ALTER TABLE 表名 MODIFY 列名 新数据类型；

• INSERT INTO 向表格中插入数据

• 表重命名：RENAME TABLE poduct to product；或者ALTER TABLE poduct RENAME TO product;
  

第二章 查询基础

1、SELECT语句基础：

• AS 设置别名，使用中文时需要用双引号括起来
• 常数的查询：使用字符串或者日期常数时，必须使用单引号’’；常数将出现在每一行。
• 使用DISTINCT或者GROUPBY 来删除重复行，执行过程中NULL也会作为一类
  • DISTINCT 关键字只能用在第一个列名之前
  • 多列使用时，数据组合去重

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• WHERE条件筛选

SELECT <列名>, ……
FROM <表名>
WHERE <条件表达式>; 

**执行顺序：**首先通过WHERE 子句查询出符合指定条件的记录，然后再选取出 SELECT 语句指定的列 （选取行再输出列）

• 注释的书写方法：
  • 一行注释：-- 注释内容
  • 多行注释：/* 注释内容 */

2、算数运算符和比较运算符

• 算数运算符：
  • 算数运算符：+、-、*、/ 加减乘除
  • 包含NULL 的计算，结果都为NULL
• 比较运算符：
  • 比较运算符：=、<、>、<>、>=、<=
  • 字符串数据比较时按照字典顺序进行排序
  • 不能对NULL值进行比较 ，可使用IS NULL 或者 IS NOT NULL

3、逻辑运算符

• SQL中的逻辑运算是包含对真、假和不确定进行运算的三值逻辑
• NOT(取反)、AND(并且、逻辑积)、OR(或者、逻辑和)
• AND运算符优先于OR运算符，多条件查询时需注意逻辑顺序

第三章 聚合与排序

1、对表进行聚合查询

• 聚合函数包括COUNT、SUM、AVG、MAX、MIN
  • MAX / MIN 函数可适用于任何数据类型的列
  • SUM / AVG 函数只能对数值型的列使用
  • 可用于SELECT子句、HAVING子句、以及ORDER BY 子句（可用别名）
• 聚合函数会对NULL以外的对象进行汇总
• COUNT函数的结果根据参数的不同而不同。 COUNT(*)会得到包含NULL的数据行数，而COUNT(<列名>)会得到NULL之外的数据行数。
• DISTINCT去重操作，函数间可组合使用

2、对表进行分组

• GROUP BY 子句用于分组，组合使用聚合函数时其结果是无序的
• 聚合键中包含NULL时，在结果中会以“不确定”行（空行）的形式表现出来
• 使用GROUP BY 分组后，SSLECT子句中只能存在以下三种元素：
  • 常数
  • 聚合函数
  • GROUP BY 子句中指定的列名（聚合键/分组键）

3、为聚合结果指定条件

• 使用COUNT函数等对表中数据进行汇总操作时，为其指定条件的不是WHERE子句，而是HAVING子句
• 聚合函数可以在SELECT子句、 HAVING子句和ORDER BY子句中使用
• HAVING子句要写在GROUP BY子句之后
• WHERE子句用来指定数据行的条件， HAVING子句用来指定分组的条件

4、对查询结果进行排序

• 使用ORDER BY子句对查询结果进行排序。
• 在ORDER BY子句中列名的后面使用关键字ASC可以进行升序排序（默认），使用DESC关键字可以进行降序排序。
• ORDER BY子句中可以指定多个排序键。
• 排序健中包含NULL时，会在开头或末尾进行汇总。（NULL不能使用比较运算符）
• ORDER BY子句中可以使用SELECT子句中定义的列的别名。（执行顺序在SELECT子句后）
• ORDER BY子句中可以使用SELECT子句中未出现的列或者聚合函数。
• ORDER BY子句中不能使用列的编号。

第四章 数据更新

1、数据的插入 INSERT

• INSERT INTO <表名> (列1, 列2, 列3, ……) VALUES (值1, 值2, 值3, ……);
  

  原则上，执行一次INSERT 语句插入一行数据。

  多行INSERT时，每行数据（）之间用逗号隔开（不易于查错）。

• 省略INSERT语句中的列名，就会自动设定为该列的默认值（没有默认值时会设定为NULL）。

• 插入NULL时需要在VALUES子句的值清单中写入NULL。

• 插入默认值可以通过两种方式实现，即在INSERT语句的VALUES子句中指定DEFAULT关键字（显式方法），或省略列清单（隐式方法）。——推荐使用显式方法

• 使用INSERT…SELECT可以从其他表中复制数据。

  • INSERT语句的SELECT语句中，可以使用WHERE子句或者GROUP BY子句等任何SQL语法
  • 使用ORDER BY子句并不会产生任何效果

2、数据的删除 DELETE

• 如果想将整个表全部删除，可以使用DROP TABLE语句，如果只想删除表中全部数据，需使用DELETE语句或者TRUNCATE语句。
  • DELETE FROM 表名；
  • TRUNCATE TABLE 表名；
• 如果想删除部分数据行，只需在WHERE子句中书写对象数据的条件即可。通过WHERE子句指定删除对象的DELETE语句称为搜索型DELETE语句。
  • DELETE FROM 表名 WHERE 条件；

3、数据的更新 UPDATE

• UPDATE <表名>
  SET <列名> = <表达式>
  WHERE <条件>;
  

• 更新部分数据行时可以使用WHERE来指定更新对象的条件。通过WHERE子句指定更新对象的UPDATE语句称为搜索UPDATE语句。

• 使用UPDATE语句可以将值清空为NULL（但只限于未设置NOT NULL约束的列） 。

• 同时更新多列时，可以在UPDATE语句的SET子句中，使用逗号分隔更新对象的多个列 。

  -- 使用逗号对列进行分隔排列
  UPDATE Product
  SET sale_price = sale_price * 10,
  	purchase_price = purchase_price / 2
  WHERE product_type = '厨房用具';
  -- 将列用()括起来的清单形式(在MYSQL中执行报错)
  UPDATE Product
  SET (sale_price, purchase_price) = (sale_price * 10, purchase_price / 2)
  WHERE product_type = '厨房用具';
  

4、事务

• 事务是需要在同一个处理单元中执行的一系列更新处理的集合。通过使用事务，可以对数据库中的数据更新处理的提交和取消进行管理。

• 事务的语法：

  事务开始语句（START TRANSACTION);
  DML语句①;
  DML语句②;
  DML语句③;
  .
  .
  事务结束语句（ COMMIT或者ROLLBACK） ;
  
  —— 例子：
  START TRANSACTION;
  -- 将运动T恤的销售单价降低1000日元
  UPDATE Product
  SET sale_price = sale_price - 1000
  WHERE product_name = '运动T恤';
  -- 将T恤衫的销售单价上浮1000日元
  UPDATE Product
  SET sale_price = sale_price + 1000
  WHERE product_name = 'T恤衫';
  COMMIT;
  

• 事务处理的终止指令包括COMMIT（提交处理）和ROLLBACK（取消处理）两种。

  • COMMIT 是提交事务包含的全部更新处理的结束指令，相当于文件处理中的覆盖保存。一旦提交，就无法恢复到事务开始前的状态。
  • ROLLBACK 是取消事务包含的全部更新处理的结束指令，相当于文件处理中的放弃保存。一旦回滚，数据库就会恢复到事务开始之前的状态 。

• DBMS的事务具有**原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持久性（Durability）**四种特性。通常将这四种特性的首字母结合起来，统称为ACID特性。

  • 原子性：原子性是指在事务结束时，其中所包含的更新处理要么全部执行（COMMIT），要么完全不执行（ROLLBACK）。
  • 一致性：一致性指的是事务中包含的处理要满足数据库提前设置的约束，如主键约束或者 NOT NULL 约束等。
  • 隔离性：隔离性指的是保证不同事务之间互不干扰的特性。
  • 持久性：指的是在事务（不论是提交还是回滚）结束后， DBMS 能够保证该时间点的数据状态会被保存的特性。即使由于系统故障导致数据丢失，数据库也一定能通过某种手段进行恢复。

第五章 复杂查询

1、视图

• **视图和表的区别：**从SQL的角度来看，视图和表是相同的，两者的区别在于表中保存的是实际的数据，而视图中保存的是SELECT语句（视图本身并不存储数据）。从视图中读取数据时，视图会在内部执行该SELECT 语句并创建出一张临时表。

• 视图的优点：

  • 由于视图无需保存数据，因此可以节省存储设备的容量。
  • 可以将频繁使用的SELECT 语句保存为视图，不需每次重新书写。（类似于Python中函数封装）。
  • 视图中的数据会随原表的变化自动更新。

• 创建视图需要使用CREATE VIEW语句。

  CREATE VIEW 视图名称(<视图列名1>, <视图列名2>, ……) AS
  
  

• 使用视图注意事项：

  • 不能使用ORDER BY
  • 可对其进行有限制的更新（未使用DISTINCT\GROPUBY\HAVING，FROM子句中只有一张表）；视图和表需要同时进行更新，因此通过汇总得到的视图无法进行更新。
  • 避免在视图的基础上创建视图，多重视图会降低SQL的性能

• 删除视图需要使用DROP VIEW语句。

  DROP VIEW 视图名称(<视图列名1>, <视图列名2>, ……)
  

2、子查询（嵌套）

• 一言以蔽之，子查询就是一次性视图（ SELECT语句）。与视图不同，子查询在SELECT语句执行完毕之后就会消失。
• 子查询作为内层查询会首先执行。
• 使用子查询注意事项：
  • 避免使用多层嵌套子查询，层数增加，SQL语句难懂，且性能变差
  • 需要根据处理内容来指定恰当的名称
• 标量子查询就是只能返回一行一列的子查询（返回单一值）
  • 书写位置：能够使用常数或者列名的地方，无论是 SELECT 子句、 GROUP BY 子句、 HAVING 子句，还是ORDER BY 子句，几乎所有的地方都可以使用
  • **使用注意事项：**不能返回多行结果

3、关联子查询

• 关联子查询会在细分的组内进行比较时使用。起到关键作用的就是在子查询中添加的 WHERE 子句的条件，起分组键效果。
• 关联子查询和GROUP BY子句一样，也可以对表中的数据进行切分。
• 关联子查询的结合条件如果未出现在子查询之中就会发生错误。子查询内部设定的关联名称，只能在该子查询内部使用。
• 可出现在外层查询的SELECT子句、WHERE子句中。

第六章 函数、谓词、CASE 表达式

1、函数的类别

• 根据用途，函数可以大致分为算术函数、字符串函数、日期函数、转换函数和聚合函数。

• 算数函数：

  • 加减乘除四则远算
  • ROUND()四舍五入函数
  • ABS() 绝对值函数
  • MOD()求余函数

  ABS(数值)
  MOD(被除数，除数)
  ROUND(对象数值，保留小数的位数)
  

• 字符串函数：

  • || 字符串拼接函数（||在MYSQL中无法使用，需使用CONCAT函数拼接）
  • LENGTH函数
  • LOWER 小写转换函数（针对英文字母）、UPPER 大写转换函数
  • REPLACE 字符串替换函数

  REPLACE(对象字符串，替换前的字符串，替换后的字符串)
  

  • SUBSTRING 字符串截取函数

  SUBSTRING（对象字符串 FROM 截取的起始位置 FOR 截取的字符数）
  SUBSTRING(对象字符串, 截取的起始位置, 截取的字符数)
  —— 从1开始计数
  

• 日期函数：

  • CURRENT_DATE函数——获得当前日期

  • CURRENT_TIME函数——获得当前时间

  • NOW函数 / CURRENT_TIMESTAMP函数——获得当前日期与时间

  • EXTRACT 截取日期元素

    YEAR() 、MONTH() 、 DAY()都可实现日期截取

    TO_DATE(CURRENT_TIMESTAMP)日期提取函数等同于 CURRENT_DATE

    EXTRACT(日期元素 FROM 日期)
    日期元素包括：YEAR \ MONTH \ DAY \ HOUR \ MINUTE \ SECOND
    EXTRACT(MONTH FROM CURRENT_TIMESTAMP)  等同于 MONTH(CURRENT_TIMESTAMP)
    

  • 时间戳转换为日期 FROM_UNIXTIME函数

    FROM_UNIXTIME(BIGINT UNIXTIME, string_format)
    

  • 计算时间间隔DATE_DIFF函数

    DATE_DIFF(string enddate, string startdate)
    

  • DATE_ADD \ DATE_SUB 日期增减函数

• 转换函数：

  • 数据类型的转换 CAST 函数 或者CONVERT函数

    CAST（转换前的值 AS 想要转换的数据类型）
    CONVRET(转换前的值，想要转换的数据类型)
    

    将任意类型的表达式expr转换成指定类型type的值。type可以是以下任意类型之一：
    BINARY[(N)] ：二进制字符串，转换后长度小于N个字节（ 不足长度N则尾部补上0x00 ）
    CHAR[(N)] ：字符串，转换后长度小于N个字符
    DATE ：日期
    DATETIME ：日期时间
    DECIMAL[(M[,N])] ：浮点数，M为数字总位数(包括整数部分和小数部分)，N为小数点后的位数
    SIGNED [INTEGER] ：有符号整数
    TIME ：时间
    UNSIGNED [INTEGER] ：无符号整数

  • COALESCE函数，返回可变参数中左侧开始第一个不是NULL的值。函数可以将 NULL 变S换为其他的值。
    

2、谓词

• 谓词就是返回值为真值的函数，返回值全部都为真值（TRUE / FALSE / UNKNOW）
  • LIKE
  • BETWEEN
  • IS NULL \ IS NOT NULL
  • IN
  • EXISTS
• LIKE 谓词——字符串的部分一致查询
  • 前方一致：str%
  • 中间一致：%str%
  • 后方一致：%str
  • _代表任意一个字符
• BETWEEN 谓词——范围查询
  • 字段 BETWEEN 左边界 AND 右边界；
  • 效果等同于<= AND >=
• IS NULL、IS NOT NULL——判断是否为NULL
  • 用于选取值为NULL的数据
• IN 谓词——OR的简便用法
  • 使用IN 和 NOT IN 时无法选取出NULL 数据
  • 可将子查询作为参数
  • NOT IN的参数中包含NULL时结果通常会为空，也就是无法选取出任何记录
• EXIST 谓词 ——效率优于IN谓词
  • EXIST （存在） 谓词的主语是”记录“，作用是判断是否存在满足某种条件的记录
  • 关联子查询作为谓词参数（WHERE中加入联接条件），EXIST 只会判断是否存在满足子查询中 WHERE 子句指定的条件 ，满足条件时才返回真（TRUE）。

3、CASE 表达式

• CASE 表达式用于（条件）分支，所有分支的返回值必须一致

• CASE表达式分为简单CASE表达式和搜索CASE表达式两种。

  CASE WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
  WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
  WHEN <求值表达式> THEN <表达式>
  .
  .
  .
  ELSE <表达式>
  END
  
  

• CASE 表达式应用：

  • 行列转换

    -- 对按照商品种类计算出的销售单价合计值进行行列转换
    SELECT SUM(CASE WHEN product_type = '衣服' THEN sale_price ELSE 0 END) AS    sum_price_clothes,
    	   SUM(CASE WHEN product_type = '厨房用具' THEN sale_price ELSE 0 END) AS sum_price_kitchen,
    	   SUM(CASE WHEN product_type = '办公用品' THEN sale_price ELSE 0 END) AS sum_price_office
    FROM Product;
    

  • 统计分布情况——数值型数据离散化

  • 数据转换、插入所需字符串等

• 可使用IF表达式（可嵌套实现）

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第七章 集合运算

1、表的加减法（以记录为单位——记录的增减）

• 集合运算就是对满足同一规则的记录进行的加减等四则运算。
  • UNION（并集）
  • INTERSECT（交集）
  • EXCEPT（差集）等集合运算符
• 集合运算符的注意事项：
  • 作为运算对象的记录的列数必须相同
  • 作为运算对象的记录中列的类型必须一致
  • 可以使用任何SELECT语句，但ORDER BY子句只能在最后使用一次
• 表的加法——UNION
  • UNION运算符会去除重复的记录
  • UNION ALL 会保留重复的记录
• 选取表中公共部分——INTERSECT
  • INTERSECT 应用于两张表，选取出它们当中的公共记录
• 记录的减法——EXCEPT

2、联结（以列为单位对表进行联结——添加列）

• 联结（ JOIN）就是将其他表中的列添加过来，进行“添加列”的集合运算。UNION是以行（纵向）为单位进行操作，而联结则是以列（横向）为单位进行的。
• 内联结——INNER JOIN
  • FROM子句中包含多张表，可使用别名简化
  • ON子句标明联结条件——联结键
  • SELECT 子句中使用“< 表的别名 >.< 列名 >”的形式来指定列
• 外联结——OUTER JOIN
  • 选取出单张表中全部的信息
• 左联结——LEFT JOIN
  • 以左边表为主表进行联结，右表中缺少相应数据时，返回结果中为NULL值
• 交叉联结——笛卡尔积 CROSS JOIN

第八章 SQL高级处理

1、窗口函数（OLAP函数）

• 窗口函数语法

  <窗口函数> OVER ([PARTITION BY <列清单>]
  ORDER BY <排序用列清单>)
  —— []中的内容可省略，原则上窗口函数只能在SELECT子句中使用
  ——PARTITION BY 能够设定排序的对象范围
  ——ORDER BY 能够指定按照哪一列、何种顺序进行排序
  

  • 能够作为窗口函数的聚合函数（ SUM、 AVG、 COUNT、 MAX、 MIN）——累计计算窗口函数
  • RANK、 DENSE_RANK、 ROW_NUMBER ——排序窗口函数
  • NTILE——分组查询窗口函数
  • LAG、LEAD——偏移分析窗口函数

• 窗口函数兼具之前我们学过的 GROUP BY 子句的分组功能以及ORDER BY 子句的排序功能 ，但是， PARTITION BY 子句并不具备GROUP BY 子句的汇总功能 。

• 排序窗口函数：

  • RANK 函数：计算排序时，如果存在相同位次的记录，则会跳过之后的位次。
    例：有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、4 位……
  • DENSE_RANK函数：同样是计算排序，即使存在相同位次的记录，也不会跳过之后的位次。
    例：有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、1 位、1 位、2 位……
  • ROW_NUMBER函数：赋予唯一的连续位次。
    例：有 3 条记录排在第 1 位时：1 位、2 位、3 位、4 位……

• 累计计算窗口函数——作为窗口函数的聚合函数

  • SUM( 字段) OVER（PARTITION BY 字段 ORDER BY 字段 ROWS BETWEEN D1 AND D2）

    指定更加详细的汇总范围——框架 （D1-D2）

    **框架关键字：**BETWEEN、PRECEDING、FOLLOWING

  • AVG

    指定框架——移动平均，用于股票趋势分析等

2、GROUPING 运算符

• 使用GROUPING运算符可同时得出小计和合计，包含以下三种：

  • ROLLUP——从最小的聚合级开始，聚合单位逐渐扩大

    GROUP BY product_type WITH ROLLUP
    

    一次计算以下N+1（N为分组键个数）种组合的汇总结果：

    • GROUP BY()——超级分组记录

      超级分组记录默认使用NULL作为聚合键。

    • GROUP BY (分组键1)

    • GROUP BY (分组键1，分组键2)

  • CUBE——聚合键的所有组合

    一次计算以下2^N（N为分组键个数）种组合的汇总结果：

    • GROUP BY()
    • GROUP BY (分组键1)
    • GROUP BY (分组键2)
    • GROUP BY (分组键1，分组键2)

  • GROUPING SETS

• GROUPING函数：

  • 在其参数列的值为超级分组记录所产生的 NULL 时返回 1，其他情况返回 0

  • 用于分辨超级分组记录中的 NULL 和原始数据本身的 NULL

  • 在超级分组记录的键值中插入恰当的字符串

    SELECT CASE WHEN GROUPING(product_type) = 1
    			THEN '商品种类 合计'
    			ELSE product_type END AS product_type,
    		CASE WHEN GROUPING(regist_date) = 1
    			THEN '登记日期 合计'
    			ELSE CAST(regist_date AS VARCHAR(16)) END AS regist_date,
    		SUM(sale_price) AS sum_price
    FROM Product
    GROUP BY ROLLUP(product_type, regist_date);