本专栏是对CMU15445的笔记的翻译，原文地址：https://15445.courses.cs.cmu.edu/fall2020/notes/02-advancedsql.pdf
1 关系语言
在20世纪70年代，Edgar Codd发布了一篇关于关系模型的论文。最初，他只定义了数据库在关系模型上运行查询的数学符号。
用户只需要使用声明性的语言指定他们想要的结果（例如SQL）。数据库有责任去决定最有效率的计划并返回结果。
关系代数基于set（无序，没有重复），SQL基于bag（无序，有重复）。
2 SQL历史
用于关系型数据库的声明式查询语言，最初是在20世纪70年代作为IBM System R项目的一部分开发的。IBM最初称为“SEQUEL”（Structured English Query Language 结构化英文查询语言）。在20世纪80年代改名为“SQL”（Structured Query Language 结构化查询语言）。
这个语言由不同种类的命令组成：
- Data Manipulation Language (DML 数据操纵语言)：SELETE（查询），INSERT（插入），UPDATE（更新）和DELETE（删除）。
- Data Definition Language (DDL 数据定义语言)：定义表，索引，视图和另外对象的模式。
- Data Control Language (DCL 数据控制语言)：安全，访问控制。
SQL不是一个死（一成不变）的语言，每隔几年就会添加新功能。SQL-92标准是一个数据库支持SQL的最低要求。每个供应商都在一定程度上遵循标准，但同时他们也有很多自己的扩展语法。
3 聚合
聚合函数接受一批元组作为输入并产生单个标量作为输出。聚合函数只能用于SELECT的输出列。
例子：获取学生用“@cs”登录的数量。下列3个查询是等价的：
SELECT 可以使用多个聚合函数在一个SELECT语句块中：
SELECT 一些聚合函数支持DISTINCT关键字：
SELECT 同时输出聚合函数列和非聚合函数列是未定义行为（e.cid在这里是未定义行为）
注：未定义行为指该行为标准中未定义，不同数据库可能会返回不同的结果（甚至可能会报错）
SELECT 因此，其他非聚合函数的列必须使用GROUP BY命令进行聚合：
SELECT HAVING：聚合后进行过滤，像WHERE子句中使用GROUP BY过滤这样
SELECT 4 字符串操作
SQL标准规定字符串区分大小写并只能使用单引号。有些函数可以在查询的任何地方使用并操纵字符串。
Pattern Matching（模式匹配）：LIKE关键字被用于在谓词中的字符串匹配。
- “%” 匹配任何子串（包括空串）。
- “_” 匹配单个字符。
Concatenation（连接）：两个竖线（“||”）会连接2个或多个字符串变成1个字符串。
5 输出重定向
除了可以直接给用户返回结果，你还可以告诉数据库存储结果到另外一张表，然后你可以在后续查询中访问这些数据。
- New Table（新表）：存储查询的输出到新表中。
SELECT - Existing Table（已存在的表）：存储查询的输入到已经存在表中。目标表必须有相同的列数和相同的类型，列名可以和输出列不匹配。
INSERT 6 输出控制
由于SQL是无序的，你必须使用ORDER BY子句去对结果进行排序：
SELECT 你可以使用多个ORDER BY子句做更复杂的排序：
SELECT 你可以使用任意的表达式在ORDER BY子句中：
SELECT 通常，数据库会返回所有符合条件的元组。你可以使用LIMIT子句去限制返回元组的数量：
SELECT 同时也可以提供offset去获得一个结果的区间：
SELECT 除非你使用一个ORDER BY子句搭配LIMIT，否则数据库可能在每次查询会返回不同的元组，因为关系模型不在意顺序。
7 嵌套查询
嵌套查询可以使单个查询中运行更复杂的查询。外部查询的作用域在内部查询中（内部查询可以访问外部查询的属性），反之不行。
内部查询可以出现在查询的几乎所有地方：
- SELECT输出目标：
SELECT 2. FROM子句：
SELECT 3. WHERE子句：
SELECT 例子：获取所有报名“15-445”的学生名字
SELECT 注意，根据sid出现的不同位置，它拥有不同的作用域。
Nest Query Results Expressions（嵌套查询表达式）:
- ALL：必须满足子查询中所有的行
- ANY：必须满足子查询中至少1行
- IN：等价于ANY()
- EXISTS：至少1行被返回
8 窗口函数
跨元组执行“移动”计算。和聚合一样，但它依然返回原始元组。
Functions（函数）：窗口函数可以是上面讨论的任意的聚合函数。同时还有一些特殊的窗口函数：
- ROW_NUMBER：当前行的number
- RANK：当前行的排序
Grouping（分组）：OVER子句指定当计算窗口函数的时候如何分组。使用PARTITION BY去指定分组。
SELECT 你也可以在OVER中使用ORDER BY去确定结果的顺序，即使数据库内部存储结构发生改变也不会影响结果。
SELECT 重点：RANK函数在窗口函数排序后计算，ROW_NUBMER函数在排序前计算。
9 公用表表达式（CTE）
公用表表达式（CTE）是窗口函数和嵌套查询的替代方法去编写更加复杂的查询。可以认为CTE是在单次查询的一个临时表。
WITH子句将内部查询的输出绑定到临时的结果。
例子：生成一个CTE叫cteName包含1个tuple的1个属性，属性值为1。这个查询返回了cteName的所有属性及值。
WITH 你可以绑定输出列的名字在AS之前：
WITH 单个查询可以包括多个CTE的定义：
WITH 在WITH后添加RECURSIVE关键字允许CTE引用自己。
例子：打印1到10的序列
WITH 
