database-theory-3
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关系数据库标准语言SQL
SQL概述
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SQL的产生与发展
- 1974年，由Boyce和Chamber提出，称为SEQUEL（Structured English Query Language）;
- 1975-1979年，在IBM的San Jose研究室研制的System R上实现;
- 1981年， IBM在推出SQL/DS关系数据库时，将其命名为SQL (Structured Query Language);
- 随着SQL语言应用的日益广泛，ANSI和ISO先后制定了SQL-86、 SQL-89、 SQL-92、 SQL-99、 SQL-2003、SQL-2008、SQL-2011等多个SQL标准。
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SQL特点
- 综合统一
- 高度非过程化
- 面向集合的操作方式
- 以同一种语法结构提供两种使用方式
- 语言简捷，易学易用
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基本表与导出表
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基本表：是实际存在的，每个表在存储中可用一个存储文件来表示。
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导出表:是从基本表导出的表，有视图（View）和快照(Snapshot)。
- 视图是一个虚表。即视图所对应的数据不实际存储在数据库中，只在数据库的数据字典中存储视图的定义。
- 视图一经定义就可以和基本表一样进行查询等操纵，也可以用来定义新的视图。
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关系数据库的三级模式结构
graph TD A(外模式)-->B(模式)-->C(内模式)
SQL数据查询功能
- 查询语句SELECT的语法：
1 | Select [ALL|DISTINCT]<目标表达式>[{,<目标表达式>}] |
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查询的基本结构是 SELECT-FROM-WHERE组成的查询块。
- 查询块的结果仍是一个表；
- 查询块执行的过程是在表的水平方向上按“检索条件”选取元组，又在垂直方向上按SELECT指定的列进行投影；
- 查询块可进行关系代数中投影、选取、连接等操作的组合。
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SELECT-FROM-WHERE查询块中，没有WHERE子句，是单纯的投影操作。
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采用DISTINCT消去SELECT结果中的重复行。
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由WHERE子句指出查询条件。
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在SELECT-FROM-WHERE查询块后接ORDER BY子句，将结果按指定列排序。
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将多个相互关联的表按照一定条件连接起来，实现多表数据检索。
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表自身的连接： 通过定义别名，将一个表看成两个表，进行连接。
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WHERE子句中可以包含另一个查询块，该查询块称为子查询或嵌套查询，包含子查询的语句称为外部查询
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外部查询利用子查询来获取检索条件的条件值，检索条件根据子查询的结果来确定外部查询的结果数据
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子查询按照与外部查询的联系不同，分为普通子查询和相关子查询
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普通子查询：与外部查询无关，可单独执行得一组值。
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相关子查询：把外查询的列值作为检索条件的条件值。
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单表查询
| 查询条件 | 谓词 |
|---|---|
| 比 较 | >, >=, <, <=, =, !=, <>, !>, !<; NOT + 上述比较运算符 |
| 确定范围 | BETWEEN AND, NOT BETWEEN AND |
| 确定集合 | IN, NOT IN |
| 字符匹配 | LIKE, NOT LIKE |
| 空 值 | IS NULL, IS NOT NULL |
| 多重条件 | AND, OR |
聚集函数
- Count() 求元组个数
- Sum() 对数值列求总和
- Avg() 求数值列的平均值
- Max() 求最大值
- Min() 求最小值
连接查询
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连接查询中用来连接两个表的条件称为连接条件或连接谓词，其一般格式为：
1
[<表名> .] <列名> <比较运算符> [<表名> .] <列名>
-
其中的<列名>称为连接字段， 连接条件的各个连接字段类型必须是可比的，但不必是相同的。<比较运算符>主要有：=，>，<，>=，<=，!=。当连接运算符为等号时，称为等值连接，否则称非等值连接。
SQL数据定义功能
| 操作对象 | 操作方式 | ||
|---|---|---|---|
| 创建 | 删除 | 修改 | |
| 表 | Create Table | Drop Table | Alter Table |
| 视图 | Create View | Drop View | |
| 索引 | Create Index | Drop Index |
定义、删除、修改基本表
- 完整性约束
- NULL/NOT NULL
- UNIQUE
- PRIMARY KEY
- FOREIGN KEY
- CHECK
定义、删除索引
定义、删除视图
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视图是由一个或几个基本表（或视图）导出的表，数据库不存储视图所对应的 数据，而仅在 数据字典中存储其定义，因此，也称视图为虚表。视图一经定义，就可以像基本表一样被查询和删除。
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视图的作用
- 能够简化用户操作
- 使用户能够以多种角度看待同一数据
- 对重构数据提供了一定程度的逻辑独立性
- 能够对机密数据提供安全保护
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视图消解（View Resolution）
DBMS执行对视图的查询时，从数据字典中取出视图的定义，把定义中的子查询和用户的查询结合起来，转换成等价的对基本表的查询，然后再执行修正的查询。这一转换过程称为视图消解。
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视图更新约束
- select子句中的目标列不能包含聚集函数
- select子句中不能使用distinct关键字
- 不能包括group by子句
- 不能包括经算术表达式计算出来的列
- 对于行列子集视图可以更新（视图是从单个基本表使用选择、投影操作导出的，并且包含了基本表的主码）
SQL数据更新
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插入数据——Insert语句
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修改数据——Update语句
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删除数据——Delete语句
空值的处理
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空值的含义
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空值是“不知道”或“不存在”或“无意义”的值，用NULL表示
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何时可以出现空值
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元组插入时，属性的具体值不能确定
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属性不应该有值
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属性值不便于填写
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何时不能出现空值
- 在表的定义中，属性有NOT NULL或UNIQUE约束，以及主属性都不可取空值
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空值的运算
- 空值是一个特殊的值，具有不确定性，具有特殊的运算
规则
- 空值与另一个值（包括空值）的算术运算结果为NULL
（空值）
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空值与另一个值（包括空值）的比较运算结果为UNKNOWN
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( TRUE, FALSE, UNKNOWN ) 的三值逻辑
- 空值的AND、OR、NOT运算的真值表
| 逻辑表达式 | 值 |
|---|---|
| T AND U, U AND U | U |
| F AND U | F |
| F OR U, U OR U | U |
| T OR U | T |
| NOT U | U |
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空值的判断
- 判断属性是否为空值，用IS NULL或IS NOT NULL来表示
SQL数据控制
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定义完整性约束条件
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支持事务操作
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提供安全控制功能
嵌入式SQL
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嵌入式SQL的意义
- 实际的应用系统是非常复杂的，数据库访问只是其中一个部件。有些动作如与用户交互、图形化显示数据等只能用高级语言实现;
- 嵌入式SQL把SQL的最佳特性与程序设计语言的最佳特性(如过程处理能力）结合起来，使SQL功能更强，灵活性更强。
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对于嵌入式SQL，DBMS多采用预编译方法进行处理。
- 把嵌入在程序中的SQL语句翻译为高级语言（主语言）源码，然后按主语言的通常方式进行编译、连接形成可执行代码。
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把SQL嵌入主语言使用时必须解决的问题：
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区分SQL语句与主语言语句。
- 在SQL语句前加前缀 EXEC SQL解决。
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数据库工作单元和程序工作单元之间的通信。
- 通过定义SQL通信区向主语言传递SQL语句执行状态信息；
- 通过主变量（主语言程序变量）交换参数与数据。
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SQL与主语言之间操作方式的协调。SQL是一次一集合。主语言是一次一记录（一组主变量一次只能存放一条记录）。
- 通过游标解决。游标是系统开辟的存放SQL执行结果的缓冲区，由游标指针执行一组记录。程序通过游标逐一获取记录，并赋给主变量。
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动态SQL
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如果在预编译时SQL语句中的主变量、数据库对象等信息不能确定，就必须使用动态SQL技术。
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动态SQL允许在程序运行过程中“临时”组装SQL语句，主要有三种形式：
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语句可变
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条件可变
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数据库对象，查询条件均可变
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- Title: database-theory-3
- Author: Charles
- Created at : 2023-07-21 07:49:57
- Updated at : 2023-11-05 15:18:01
- Link: https://charles2530.github.io/2023/07/21/database-theory-3/
- License: This work is licensed under CC BY-NC-SA 4.0.
