数据库系统概论-第三章 关系数据库标准语言 SQL

概述

SQL的特点

• 综合统一
  • SQL集数据定义语言，数据操纵语言，数据控制语言的功能于一体，语言风格统一，可以独立完成数据库生命周期中的全部活动，可以执行以下一系列要求：
    • 定义和修改、删除 关系模式 ，定义和删除 视图 ，插入 数据 ，建立 数据库
    • 对数据库中的数据进行查询和更新
    • 数据库重构和维护
    • 数据库安全性。完整性控制，以及事务控制
    • 嵌入式SQL和动态SQL定义
• 高度非过程化
  • 只要提出做什么，而无需指明怎么做
• 面向集合的操作方式
• 以同一种语法结构提供多种使用方式
• 语言简洁，易学易用

SQL的基本概念

1. 基本表:基本表是本身独立存在的表，在关系数据库管理系统中一个关系就对于一个基本表
2. 存储文件：存储文件的逻辑结构组成了关系数据库的内模式
3. 视图：从一个或几个基本表导出的表

SQL的使用

准备的表

1. 学生表 Student(Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept)
2. 选课表 SC(Sno,Cno,Grade)
3. 课程表 Course(Cno,Cname,Cpno,Ccredit) # Cpno:先行课

数据定义

数据库的各个层次：一个关系数据库管理系统的实例中可以建立多个数据库，一个数据库中可以建立多个模式，一个模式下可通常包括多个表、视图和索引等数据库对象

模式

1. 定义模式 create
   • create schema<模式名> authorization <用户名>
2. 删除模式 drop
   • drop schema<模式名>

基本表

1. 定义 create
   • 建立一个学生表
     create table Student(
     Sno char(9) primary key,
     Sname char(20) unique,
     Ssex char(2),
     Sage smallint,
     Sdept char(20)
     );
2. 修改 alter

alter table<表名>
[add [column] <新列名><数据类型> [完整性约束]]
[add [表级完整性约束]]
[drop [column]<列名>[cascade|restrict]]
[drop constraint<完整性约束> [restirct|cascade]] #constraint:约束
[alter column<列名><数据类型>]

alter table Student add S_entrance date;
3. 删除 drop
- drop table<表名> [restrict|cascade]

索引

• 作用：加快查询速度
• 索引是关系数据库管理系统的内部实现技术，属于内模式的范畴，用户不必也不能显式地选择索引

1. 建立索引
   • create [unique] [cluster] index<索引名> on <表名>(<列名>[次序],…) # 次序：asc|desc
2. 修改索引
   • alter index<旧索引名>rename to<新索引名>
3. 删除索引
   • drop index <索引名>

数据查询

一般格式：

select [all|distinct] <目标列表达式> ...
from <表名或视图名> ....
[where <条件表达式>]
[group by <列名> [having <条件表达式>]]
[order by <列名> [asc|desc]

表单查询(仅涉及一个表的查询)

1. select

   • select Sno,Sname from Student
   • select Sno,Sname,2019-Sage from Student #使用表达式
   • select Sno,‘year_of_birth’,2019-Sage,lower(Sdept) from Student #常量，函数

2. all/distinct

   • select distict Sno fron SC # 消除取值重复的行
   • 默认为all

3. where
   常用的查询条件
   

   • select Sname from Student where Sdept=‘CS’;
   • between and/ not between and # 数值前小后大
   • in / not in # in(‘CS’,‘MA’,‘IS’)
   • like % _ # like ‘刘%’ %：任意长度 _:单个字符
   • order by # order by Grader desc
   • 聚集函数：
     • count
     • sum
     • avg
     • max
     • min
     • 聚集函数只能用于select 子句和group by 中的having子句。不能用聚聚集函数作为条件表达式
   • group by
     • select Sno from SC group by Sno having count(*)>3

连接查询 （一个查询同时涉及两个以上的表）

1. 等值与非等值连接查询

   • 当连接运算符为 = 时，称为等值连接。使用其他运算符称为非等值连接

   • 连接谓词中的列名 称为连接字段。

   • where 子句是由 连接谓词 和 选择谓词 组成的复合条件

       select Student.Sno,Sname 
       from Student,SC
       where Student.Sno=SC.Sno and SC.Grade > 90; 
     

2. 自身连接

• //查询每一门课程的间接先修课程（即课程的先修课的先修课）

    select first.Cno,secone.Cpno # 课程编号
    from Course first,Course second
    where first.Cpno=second.Cno
  

3.外连接

• //在获取学生表所有的数据的情况下与选课表连接，即学生表与选课表连接，删去学生表为null的项，其他项保留

    select Student.Sno,Student.Sname,Ssex,Student.Sage,Sdept,Cno,Grade
    from Student left outer join SC on(Student.Sno=SC.Sno)#on:连接谓词
  

  • left outer join 左外连接
  • right outer join 右外连接

3. 多表连接（两个以上的表的连接）

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

4. 嵌套查询

   • 查询块：select - from - where

   • 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

   • 父查询：上层查询块

   • 子查询：下层查询块

   • 不相关子查询：子查询条件不依赖于父查询

   • 相关子查询：子查询的条件依赖于父查询。整个查询语句称为相关嵌套查询

       select Sname
       from Student
       where Sno in(
       	select Sno 
       	from SC
       	where Cno='2';)
     

   1. 带有 in 的子查询

   2. 带有比较运算符的子查询

      • 找出 每个 学生 超过他自己选修课程平均成绩的 课程号

          select Sno,Cno
          from SC x 
          where Grade >= (
          	select avg(Grade)
          	from SC y
          	where x.Sno=y.Sno);#连接谓词，条件依赖父查询 
        

   3. 带有 any(some) 或 all 谓词的子查询

      • | >any >=any )any
      • | >all >=all

      • 可以用聚集函数来代替
        

        select Sname,Sage 
        from Student
        where Sage < all(
        	select Sage 
        	from Student
        	where Sdept='SC')
        and Sdept<>'SC';
        

   4. 带有exists谓词的子查询

      • exist | not exist
      • 不返回任何数据，仅产生 true、false
      • exist: 若内层查询结果非空，则外层的where子句返回真值，否则返回假值
      • exist 存在量词，没有全称量词 -->否定之否定
        • (任意 x)P ≡ ￢(存在x(￢P))
      • 逻辑蕴含： p -> q 等价于 ￢p V q

      1. 查询选修了全部课程的学生的名称 <–> 不存在 没有选某一门课的学生名称

          select Sname 
          from Student
          where not exists	
          	(select * 
          		from Course
          		where not exist		
          			(select * 
          			from SC 
          			where Sno=Student.Sno #  选择谓词 判断当前学生是否选修了当前课程
          				and Cno=Course.Cno));
         

      2. 查询至少选修了学生201215122选修的全部课程的学生号码

      3.  select distict Sno
          from SC scx
          where not exists
          	(select * 
          	from SC scy 
          	where scy.Sno='201215122' and  # 当前学生为201215122 且 其他所有学生都
          		not exist	
          		(select *
          		from SC scz
          		where scz.Sno=scx.Sno and
          				scz.Cno=scy.Cno));
         

5. 集合查询

   • 并操作 union
     • 将两张表合并为一张表
       select *
       from Student
       where Sdept=‘CS’
       union
       select *
       from Student
       where Sage<=19
   • 交操作 intersect
     • 取两张表的交集
   • 差操作 except

   -操作同一类型的表时，通常可以用其他方法代替（and 、子查询）

6. 基于派生表的查询

   • 子查询出现在 from 子句中，这时查询产生的临时派生表成为主查询的查询对象

7. select 语句的一般格式
   
   

数据更新

1. 插入数据 insert into
   • 插入元组
   • 插入子查询结果
2. 修改数据 update set
   • 修改某一个元组的值 – where限定
   • 修改多个元组的值 – where限定 或 不限定
   • 带子查询的修改语句
3. 删除数据 delete from
   • 删除某一元组的值
   • 删除多个元组的值
   • 带子查询的删除语句

带空值的处理

• is null | is not null

• 空值的判断

    select sno 
    from sc
    where Grade < is null and Grade <60;
  

• 空值的运算

  • 空值与另一个值的算术运算的结果为空值
  • 空值与另一个值得比较运算的结果为 unknown (true false unknown)

视图

• 视图是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，数据存放在原来的基本表中

1. 建立视图

    create view is_student
    as
    select Sno,Sname,Sage from Student where Sdept='IS'
    [with check option]; -- **不允许更新**
   

2. 删除视图

    drop view [cascade];
   

3. 查询视图

    select Sno,Sage
    from is_student
    where Sage<20;
   

4. 更新视图

• 更新： insert | delete | update

• 由于视图是不实际存储数据的虚表，因此对视图的更新最终要转化为对基本表的逻辑更新。

    update is_student
    set Sage='pg'
    where Sno='3116000000'
    //  ---->
    update Student
    set Sage='pg'
    where Sno='3116000000' and Sdept='IS';
  

• 有些视图是不可以更新的，因为有些视图的更新不能唯一地转换成对应基本表的更新。

• 视图的作用

  • 视图能够简化用户的操作
  • 视图能够使用户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
  • 适当利用视图可以更清晰地表达查询