第四章 SQL

• 基本内容

• 系统结构、DDL、DML、视图、数据控制、嵌入式SQL

• SQL介绍

  • 特点

  • 一体化；面向集合操作；非过程化语言；可以单独写，也可以作为嵌入式语言（JDBC）

  • 体系结构
  • 

• 数据库存储结构

  • 逻辑存储结构

  • 面向用户可视化部分

  • 物理存储结构

  • 存储在磁盘上的文件，包括数据文件和事务日志文件

    • 主数据文件，.mdf
      • 数据库起点，指向数据库中的其他文件
      • 每个数据库 有且仅有一个主数据文件
    • 次要数据文件，.ndf
      • 除了主数据文件之外的文件都是次要数据文件
      • 一个数据库科可以包含零个或多个次要数据文件
    • 事务日志文件，.ldg
      • 存储所有事物及每个事务对数据库的修改，用于对数据库的恢复，
      • 每个数据库至少有一个日志文件

• 数据库主要对象

  • 用户创建数据库时仅仅创建了物理文件，逻辑数据库在逻辑角度对数据库进行描述，提供给用户逻辑视图
  • 主要对象有：表table，视图view，关系，存储过程procedure，触发器trigger，索引index，约束constrain，规则rule，角色role，用户user，用户定义数据类型，用户自定义函数function

• 数据库组成

  • 系统数据库，用于记录系统信息的数据库
    • master
      • 记录SQL Server的所有系统级信息，还记录其他数据库是否存在，以及这些数据库文件的位置
      • 需要经常备份master数据库，修改后备份一次
    • model

    • 为新建的数据库创建一个模板，在用户执行CREATE DATABASE 自动生成 ， 不可删除

    • msdb

    • 提供程序调度警报和作业及记录操作员使用

    • resource

    • 只读数据库，包含所有系统对象

    • tempdb

    • 保存所有临时表和临时存储过程，每次启动时都重新创建

  • 用户数据库
  • 示例数据库

• 数据库数据类型

  • 整数类型
    • bigint，8字节
    • int，4字节
    • small，2字节
    • tinyint，1字节
  • 浮点数类型
    • real，4字节，可以存储正或负的十进制数
    • float，8字节
    • decimal，小数
    • numeric
  • 字符类型
    • char（n），固定长度字符串,1字节，n取值为1~8000
    • varchar（n | max），可变长度字符串
    • text，可变长度字符串
  • 日期和时间类型
    • date，3字节， 数据格式为“YYYY-MM-DD”
    • time，5字节， 据格式为“hh:mm:ss[.nnnnnnn]”

• 数据库操作， @面试

  • 创建数据库

  • 

  • 创建模式，创建模式就是创建数据库

  • create scheme scheme_name authorization user_name

    • 也可以在创建表的时候，显示指明模式，从而同时创建二者

    • create table STT.student (sno.....)

  • 创建表

    • create table student(sno char(6) not null unique, sage int, ssex char(2), cno char(6) not null, constrain c1 check ssex in ('男','女'), constarin pk primary key(sno), constrain fk foreign key (cno));
    • constrain规定了列级（作用域一列）或者表级（作用于整个表）的约束
    • 其中，可以使用创建域来约束域

    • create domain domain_name data_type

  • 修改表

    • alter table add 列名 类型
    • alter table drop 列名 [cascade | restrict]
    • alter table modify 列名 类型
    • 创建约束
      • 1. 添加主键约束
      • Alter table 表名 add Constraint 主键名 primary key(字段)
      • 2. 添加唯一约束
      • Alter table 表名 add Constraint 约束名 unique(字段)
      • 3. 添加默认约束
      • Alter table 表名 add Constraint 约束名 default（默认内容） for 字段名
      • 4. 添加检查约束
      • Alter table 表名 add Constraint 约束名 check (字段表达)
      • 5. 添加外键约束
      • Alter table 表名 add Constraint 约束名 foreign key(字段) references 表名（字段名）

  • 撤销表

    • drop table table_name

  • 删除数据，删除一个或多个元组

    • delete from table [where P]

  • 插入数据， 列名和值一一对应 @面试 ，没有写到的属性为null

    • 可以省略列名，默认为全部属性且values的值必须按照顺序进行排布。
    • 成批插入数据是把一次子查询的所有结果插入指定表中
    • DBMS在执行插入语句后会自动检查是否破坏了完整性约束
    • insert into table_name(属性列) values(值|子查询)

  • 更新数据， 主码数据不允许修改 @面试

    • update table_name set 列名 = 表达式|子查询

  • 截断表， truncate table table_name

  • 删除表的所有行数据

    • 比delete更快，且使用更少的事务和系统资源
    • 操作不可以回滚，delete可以回滚

  • 索引

  • 一种数据结构，可以提高查询速度，可以在一个表上建立一个或者多个索引

    • 索引的数据结构
      • B树/B+树
      • Hash索引
    • 建立索引
      • 有的DBMS自动创建索引，建立在PK上
      • 也可以由DBA自己建立索引
        • create [unique] index index_name on table_name (列表名)
      • 非聚簇索引

      • 索引存储在一个地方，数据存储在另一个地方，通过指针进行指明

      • 聚簇索引， @面试

      • 数据进行重新排序存储，索引和数据混为一体

        • 一个表只能有一个聚簇索引，但是聚簇索引可以包含多个列
        • 适用于：很少增删；很少对变长列修改
        • 找到一个值后，寻找后续索引可以直接找相邻物理位置，有助于提高查询性能
      • 删除索引

      • drop index index_name

      • 索引选择 @面试

      • 在进行索引选择上应该考虑到空间和时间效率

        • 对某一列进行索引可以提高其查询效率，还可以加快连接
        • 带索引的表会占用更多空间，同时对数据进行插入、更新等操作会有更大的代价
        • 更适合建立索引情况
          • 查询操作多于更新操作
          • 经常出现在where中的属性
      • 索引优化 @面试
        • 在进行查询操作时不要使用非索引列
        • 可以使用多列索引提高效率
        • 优先使用选择性强的索引，即在选择性强的列设置索引
    • DBMS自动维护和使用索引，不需要用户管理
    • 索引失效的情况
      • 对数据进行增删
      • 没有在索引列进行查找
      • 使用like模糊查询
      • 索引列的判断条件是is NULL或is not NULL

  • 元组操作

  • 针对表中元组的操作

    • 查询select

      • select选中的属性名默认是all，也可以使用distinct来消除重复值
      • select中可以使用四则元素对属性的域进行修改，但是这种修改不会执行到数据库中
      • 执行和编写顺序：join->where->group by->having
      • group by中的属性必须在select中写出
      • 查询语句与关系代数对应关系
        • select——投影
        • where——选择
        • join——连接

    • 聚集函数

      • avg、max、min、sum（对数值类型进行操作）、count（对任意类型操作）

      • 出了count函数，其他都不对null进行操作，即直接忽视null

      • 常常用在having操作中
      • 不能出现在where子句中

    • like模糊查询， @面试

      • % 包含 零个或更多 字符的任意字符串。
      • _（下划线） 任何 单个 字符，如a_b可以是abb，aab，ahb
      • 指定 范围 （例如 [a-f]） 或集合 （例如 [abcdef]）内的任何单个字符。
      • [^] 不在指定范围（例如 [^a - f]）或集合（例如 [^abcdef]）内的任何单个字符。
      • 实例
        • LIKE ‘赵%’ 将搜索姓赵的人名或者说以汉字‘赵’ 开头的字符串（如 赵刚、赵小刚等）。
        • LIKE ‘%刚’ 将搜索以汉字‘刚’结尾的所有字符串（如 刘刚、李小刚等）。
        • LIKE ‘%小%’ 将搜索在任何位置包含汉字‘小’的所有字符串（如赵小刚、李小刚、山本小郎等）。
        • LIKE ‘_小刚’ 将搜索以汉字“小刚”结尾的所有三个汉字的名称（如 李小刚、赵小刚）。

  • 集合操作

  • 针对整个集合的操作

    • union：并集

    • 如果需要保留重复的元组，需要使用union all

    • intersect：交集

    • except：差集 @面试

    • 

    • 以上都是自动去重，若不需要自动去重在后面加上all

    • order语句只能出现在最后

  • 嵌套子查询

    • where + 嵌套

      • 集合成员比较where expression (not) in 子查询

      • 非相关子查询 ，子查询与外层无关，只执行一次，效率高

        • 实例
        • 

      • 集合之间比较where expression comparison_operator some|any子查询

      • 

      • 集合基数where (not) exist 子查询

      • 相关子查询 ，子查询与外层查询有关，依赖于外层查询结果或引用了外层查询

    • from + 嵌套
    • having + 嵌套
    • 可以用嵌套子循环替换and操作和一些自然连接， 优化效率

  • 空值操作， @面试

    • SQL中有三种逻辑值：true，false，unknown
    • 任何值（包括null）与null进行 逻辑运算 都会返回unknown
    • null与 数值 进行运算时，会返回null
    • 在where 和having条件中，unknown会被视作false处理
    • 在check约束中，unknown会被视作true处理
    • 空值判断只可以使用 name (not) is null， 可以使用 =，但是最好使用 is， 判断条件未必是个单值，如果返回值多个则会出错
    • 聚集函数中，只有count不会忽视null进行操作

  • 视图， @面试

  • 根据基本表导出，也叫虚表，不存储与内存中

    • 特点

      • 对不同用户提供 个性化服务
      • 提高 数据库安全性 ，限制了用户对数据的访问范围
      • 提供了 逻辑独立性
      • 不会出现数据冗余 ，基表中数据发生变化，视图中数据也会变化
      • 不占用存储空间 ，以定义的方式存储在数据库中，使用时只是执行了查询语句
      • 视图上还可以定义视图

    • 创建视图

    • create view view_name as <子查询> 【with check option】

    • 撤销视图

    • drop view view_name ，删除基表时，视图也会删除

    • 插入视图

    • insert into view_name values('Lee','1000')

    • 修改视图

    • 

      • 最好不使用视图更新，有些视图是无法被更新的，更新视图是基于更新基本表的情况更新的
      • 视图更新约束
        • 只有视图包含基本表得主键时才可以更新
        • 目标列不包含聚集函数
        • 不使用unique和distinct
        • 不包括group by

    • 视图查询

      • 检查视图是否存在
      • 将视图临时实体化，生成临时表，
      • 查询视图转化为查询临时表
      • 查询完毕删除临时表
      • 也可以使用视图消解法，即将对视图得查询语句进行修改，然后转化为对基表得查询语句

  • 关系连接join ​ ​ @连接 第三章 关系数据库

    • 内连接 inner join

    • 默认是笛卡尔乘积

      • select * from table1 inner join table2 on condition
      • 等值连接

      • 保留重复列的自然连接，也就是关系数据库运算中的theta连接

      • select * from T_student s inner join T_class c on s.classId <运算符> c.classId
    • 外连接 outer join

    • 默认相当于取并集，分成左外连接和右外连接，left outer join，right outer join

      • 全连接，对于并集中没有的用null填充
    • 自连接self join， @面试

    • select * from table as t1,table as t2

      • 当一个表需要多次使用时使用
    • 交叉连接cross join

    • 就是笛卡尔连接，实际上很少使用

  • compute by

    • group by返回的数据集中只保留合计数据，并没有保留原始数据，使用compute by函数可以使得合计数据作为附加项附加到原始数据集的最后
    • compute by前面必须使用order by

  • 嵌入式SQL， @面试

    • SQL使用方式

    • 在终端使用得交互式SQL 在高级语言中使用的嵌入式SQL，高级语言称作宿主语言，

    • 实现方式

    • k扩种宿主语言的编译器，使之可以编译SQL语言 进行预处理方式

    • 嵌入式SQL在嵌入高级语言时，已经确定，无法更改

  • 动态SQL， @面试

    • 传统在高级语言中嵌入SQL（例如JDBC）需要预先编译好语句，虽然可以用占位符但是还是不方便
    • 根据用户输入或者外部条件动态组合的SQL语句，根据不同的需求完成不同的任务
    • 经过预处理和执行阶段
      • 预处理只需要执行一次
      • 多次调用需要多次执行编译

• T-SQL，transact SQL， @面试

• 提供了变量定义，赋值操作，流程控制，函数等语句，供用户使用。标准SQL的非过程性的缺陷

  • 数据类型

    • 系统定义数据类型

    • 

    • 用户自定义数据类型

    • 用户自定义数据类型是建立在 SQL Server 系统数据类型基础上的

      • 一般情况下，当多个表的列中要存储同样类型的数据，且想确保这些列具有完全相同的数据类型、长度、取值范围和是否等特点时，可使用用户定义数据类型。
      • SQL Server 为 用 户 提 供 了 两 种 方 法 来 创 建 自 定 义 数 据 类 型 即
        • 使 用 SQL ServerManagement Studio 创建用户自定义数据类型
        • 调用 系统存储过程 sp_addtype 创建用户自定义数据类型。

        • sp_addtype type_name 系统数据类型

  • 常量

    • 整型常量
    • 实型常量
    • 日期型常量
    • 货币常量

  • 变量

    • 局部变量（必须先定义后使用）

      • 命名： @ 标识符
      • 定义： declare @标识符 类型
      • 赋值
        • set @标识符 = 值
        • select @标识符 = 值
        • set 和select区别
          • set一次只能赋值一个变量，select一次可以赋值多个变量
            • set @变量1 = value1
            • set @变量2 = value2
            • select @变量1 = value1,@变量2 = value2
          • 当表达式返回多个值时，select会返回最后一个，而set会报错
            • set @变量 = (select 属性 from 表)（报错）
            • select @变量 = 属性 from 表
          • 当表达式返回空值时， set会赋空值，select则保持不变
            • set @变量 = (select 属性 from 表)（报错）
            • select @变量 = 属性 from 表
          • 使用标量子查询时，如果无返回值，SET和SELECT一样，都将置为NULL
      • 用途：函数和存储过程参数，局部使用，供用户使用
      • 强制转化操作

      • cast @ 变量 as type

      • 初始化为null
      • 

    • 全局变量

      • 命名@@标识符
      • 常见的由系统提供，存储系统的信息
      • 

  • 流程控制

  • 流程控制和程序设计语言中的流程控制类似，是SQL提供给用户用于改变语句执行顺序的控制语句

    • begin and相当于程序设计语言中的一个语句块，{ }
    • 批处理中的语句一旦出现错误，和事务一样，一句也不执行

  • 函数

  • T-SQL提供了很多内置函数

    • 字符串函数
    • 数学函数
    • 时间和日期函数
      • DATENAME(YYYY,GETDATE()) 返回日期中某部分字符串
      • DATEPART(MM,GETDATE()) 返回日期中某部分数据
      • DATEADD(datepart,number,date) 在一个日期格式上增加间隔，返回值还是日期值
      • DATEDIFF(datepart,startdate,enddate) 计算两个日期的间隔
      • GETDATE() 获取当前的日期
    • 用户自定义函数
      • create function 【database_name】 function_name
      • （【@参数名 参数类型】）
      • returns **参数数据类型**
      • as
      • begin
        • function body
        • return **返回参数**
      • end
    • 使用函数

    • select @变量 = **database.函数名(参数)**

  • 游标

  • 从包含多条数据记录的结果集中返回一条记录，每次处理一行或一部分行

    • 可以被视作一个指针，可以指向结果集中的任意一个位置并对其进行处理,
    • 使用过程：声明游标-》打开游标-》检索游标-》关闭游标-》释放游标
    • 
    • 声明游标

    • declare 游标名 cursor for select语句

    • 打开游标

    • open 游标名

    • 检索游标

    • fetch【next | prior | first | last | 】from 游标名 into 变量名称

    • 检查游标，是否有更多行可以提取，使用系统变量 @@FTECH_STATUS
      • WHILE @@FTECH_STATUS = 0
      • BEGIN
        • FETCH [NEXT | PRIOR | FIRST | LAST] FROM 游标名 into 变量名称
      • END
    • 关闭游标，删除游标

    • clsoe 游标名；deallocate 游标名；

      • 关闭游标并释放资源，关闭了的游标与原来的查询结果集不再关联，可以被再次打开与新的结果集进行关联
    • 游标系统变量
      • @@CURSOR_ROWS 表示当前打开的游标中存在的记录数量。
      • @@FETCH_STATUS 返回被 FETCH 语句执行的最后游标的状态

  • 存储过程和触发器

    • 存储过程

    • 是SQL中的一种对象，封装了可重用的模块和子程序，可以接受、输出参数，返回单个或多个结果集以及返回值

      • 存储过程经数据库编译后存储在数据库服务端，应用程序只需要调用一次代码便可以执行存储过程的所有代码，类似于程序设计语言中的函数

      • 优点

        • 执行前已经存储在数据库中，比起函数有更好的性能
        • 用户不用访问数据库的数据和对象
        • 提供了安全性机制
        • 减少了网络通信量，用户只需要执行存储过程即可，存储过程内大量的代码已经在服务器中存储

      • 分类

        • 系统存储过程：用于完成某些特殊的功能，以sp_开头
        • 用户自定义存储过程

      • 创建存储过程

      • 

      • 执行存储过程

      • EXEC procedure_name 参数

    • 触发器， @面试

    • 是一种特殊的存储过程 ，和数据库架构和表紧密关联，当数据库架构发生变化或表的结构发生变化（增、删、修改）时，触发器自动运行，一个表可以有多个触发器

      • 创建触发器

        • 实现设置好：触发器名称、触发器关联的表、触发器触发的时间、触发器触发执行的操作的类型（uupdate、delete、insert）、触发器触发后执行的语句

      • 分类

        • update触发器：检查修改操作是否符合要求
        • insert触发器：检查插入操作是否符合要求
        • delete触发器：用作级联删除和记录外键的删除操作

        • delete触发器不会被截断表truncate触发

      • 原理

        • 触发器创建时会创建两个表， deleted和inserted表 ，他们都是 临时表 ，DBMS会自动管理这些临时表， 触发器完成后自动删除 @面试
        • deleted表中存储的是被delete操作和update操作影响的数据，在从原表中操作后会自动记录一份副本到deleted表中
        • inserted表中存储的是inserted操作和update操作中受影响的数据，插入后会自动存一份副本到inserted表中

      • 创建触发器

      • 

      • 触发器性能考虑

        • 触发器执行的语句尽量简单
        • 触发器执行速度快，因为deleted和inserted表都在缓存中
        • 尽量减少触发器中ROLLBACK语句使用，系统开销特别大
        • 在使用触发器前最好还是考虑使用check约束