数据库基础

基本理论知识

数据模型

数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合，数据库系统的核心和基础是数据模型。

第一类数据模型：概念模型，信息模型，按照用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计

第二类数据模型：逻辑模型和物理模型。

---逻辑模型包括：层次模型、网状模型、关系模型、面向对象模型、对象关系模型等

---物理模型：对数据最底层的抽象，描述数据在系统内部的表示方法和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。

数据模型一般由数据结构、数据操作和完整性约束三部分组成。

数据结构

存储在数据库中对象类型的集合，作用是描述数据库组成对象以及对象之间的联系。

数据操作

对数据库中各种对象实例允许执行的操作的集合，包括操作及相关的操作规则。

数据完整性约束条件

在给定的数据模型中，数据及其联系所遵守的一组通用的完整性规则，它能保证数据的正确性和一致性。

关系模型

关系模型是目前最重要的一种数据模型，关系数据库系统用关系模型作为数据的组织方式，关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表

（1）关系的数据结构：一张表

（2）关系数据模型的数据操作包括：查询、插入、删除和更新数据

（3）关系模型的数据完整性约束条件包括：实体完整性、参照完整性、用户自定义的完整性

主键与外键

候选码：若关系中的某一属性组的值能唯一标识一个元组，则该属性组为候选码

主键（主关键字）：若一个表中有多个候选码，则可选定其中一个为主键

主属性：候选码的诸属性称为主属性，不包含在任何候选码中的属性称为非主属性或非码属性

外键（外关键字）：如果关系模式R中的某属性集不是R的主键，而是另一个关系R1的主键，则该属性集是关系模式R的外键。以另一个关系的外键作主键的表被称为主表，具有此外键的表被称为主表的从表。

关系模型的实体完整性规则

若属性A（一个或一组属性）是基本关系R的主属性，则A不能取空值，即主键不能为空

关系模型的参照完整性规则

若属性F（一个或一组属性）是某基本关系R的外键，且它与基本关系R1 的主键相对应，则对于R中，每个F上的值或为空值或等于R1中的主键值

事务

用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位

事务的四个特性（ACID特性）：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）、持续性（Durability）。

索引

对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，使用索引可快速访问数据库表中的特定信息。

索引的作用

（1）通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性

（2）可以大大加快数据的检索速度，这是创建索引的最主要原因

（3）可以加速表与表之间的连接，特别是在实现数据的参照完整性方面特别有意义

（4）在使用分组（group by）和排序（order by）字句进行数据检索时，同样可以显著减少查询中分组和排序的时间

（5）通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能

为表设置索引的代价

（1）增加了数据库的存储空间

（2）在插入和修改数据时要花费较多的时间（因为索引也要随之变动）

索引建立和删除语句

//在表Student（学生信息表）上按Sno（学号）降序建唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX Stusno ON Student(Sno desc);

//删除Student表的Stusno索引

ALTER TABLE Student DROP INDEX Stusno;

视图

从一个或几个基本表（或视图）导出的表，与基本表不同，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，这些数据仍然存放在原来的基本表中。所以基本表中的数据发生变化，从视图中查询出的数据也就随之改变了，从这个意义上讲，视图就像一个窗口，透过它可以看到数据库中自己感兴趣的数据及其变化。

视图建立和删除语句

//建立一个计算机系学生的视图（在学生表Student的基础上）

CREATE VIEW CS_Student

AS

SELECT sno, sname

FROM Student

WHERE Sdept='CS';

注：视图一经建立，就可以像基本表一样被查询、删除

//删除视图

DROP view CS_Student;

SQL语句

SQL语句包含：数据定义（create、drop、alter）、数据查询（select）、数据操纵（insert、update、delete）、数据控制（grant、revoke）

数据定义

定义基本表（create）

CREATE TABLE 表名 
(列名 数据类型 列级完整性约束条件，
......
列名 数据类型 列级完整性约束条件);　

//例子：建立“学生信息表”student

CREATE TABLE Student

(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,

Sname CHAR(20) UNIQUE,

Ssex CHAR(2),

Sage SMALLINT,

Sdept CHAR(20)

);

修改基本表（alter）

ALTER TABLE 表名

[ADD 新列名 数据类型 完整性约束]

[DROP 完整性约束名]

[MODIFY COLUMN 列名 数据类型]

例子：

//向Student表增加“入学时间”列，数据类型为日期型

ALTER TABLE Student ADD S_entrance DATE;

//将年龄的数据类型由字符型改为整数

ALTER TABLE Student MODIFY COLUMN Sage INT;

//增加Student表Sname必须取唯一值的约束条件

ALTER TABLE Student ADD UNIQUE(Sname);

删除基本表（drop）

//RESTRICT表示表的删除是有限制条件的，CASCADE表示表的删除没有限制条件
DROP TABLE 表名 [RESTRICT | CASCADE]

//例子：删除Student表

DROP TABLE Student CASCADE;

数据查询（select）

SELECT [ALL | DISTINCT] 目标列表达式
FROM 表明或视图名
[WHERE 条件表达式]
[GROUP BY 列名 [HAVING 条件表达式]]
[ORDER BY 列名 [ASC | DESC]];选择

选择表中的若干列

//在表Student中，查询名为Bill Gates 的学生信息

SELECT * from Student WHERE Sname='Bill Gates';

//在表Student中，查询名字中有Bill的学生信息

SELECT * from Student WHERE Sname like '%Bill%';

//在表Student中查询年龄在20-23岁（包括20与23岁）之间的学生信息

SELECT * from Student WHERE Sage BETWEEN 20 AND 23;

//在表Student中查询计算机系（CS）、信息系（MA）、数学系（IS）学生的姓名与性别

SELECT Sname,Ssex FROM Student WHERE Sdept IN('CS', 'IS', 'MA');

//在表Student中查询没有年龄信息的学生

SELECT * FROM Student WHERE Sage IS NULL;

ORDER BY子句

order by子句对查询结果按照一个或多个属性列的升序（ASC）或降序（DESC）排列，默认是升序

//在表Student中，按学生的年龄值升序检索出全部学生的信息

SELECT * FROM Student ORDER BY Sage;

//在表Student中，先按专业升序，再同一专业按年龄降序，输出全部学生信息

SELECT * FROM Student ORDER BY Sdept, Sage desc;

LIMIT子句

查询之后要显示返回的前几条或中间某几行数据

SELECT * FROM TABLE LIMIT [offset, ] rows | rows OFFSET offset //偏移量从0开始

例子：

SELECT * FROM Student LIMIT 5,10;  //行，偏移； 检索记录行6-15

SELECT * FROM Student LIMIT 5;  //检索前5个记录行

注：LIMIT n等价于LIMIT 0,n

聚集函数

SQL语句中常用的聚集函数有count、sum、avg、max、min。

总数：select count(*) as totalcount from table1;
求和：select sum(field1) as sumvalue from table1;
平均：select avg(field1) as avgvalue from table1;
最大：select max(field1) as maxvalue from table1;
最小：select min(field1) as minvalue from table1;

GROUP BY子句

根据一个或多个属性的值来对元组进行分组，值相等的为一组

//查询Student表中具有相同年龄的每个组的人数

select Sage, count(*) from Student group by Sage;

//HAVING 子句用在GROUP BY子句的SQL语句中，用来选取符合指定条件的分组

select Sage,count(*) from Student group by Sage having count(*) > 1;

连接查询

若一个查询同时涉及两个以上的表，则称之为连接查询

//有表Student（学生信息表）、SC（选课表），要求查询每个学生及其选修课程的情况

SELECT Student.*, SC.*

FROM Student, SC

WHERE Student.Sno=SC.Sno;

//若某个学生没有选课，依然将其保存到结果中，这时需要使用外连接

//下例为左外连接，列出左边表（Student）中所有元组

SELECT Student.*, SC.* 

FROM Student LEFT JOIN SC ON(Student.Sno=SC.Sno);

数据操纵

向表中添加若干行数据、修改表中的数据、删除表中的若干行数据

插入元组（insert）

将新元组插入到制定表中，其中新元组的field1的值为value1，field2的值为value2...; 

INSERT
INTO table1(field1,field2...)
VALUES(value1,value2...)

//例：将新学生元组（学号：201009013；姓名：王明；性别：男；所在系：CS；年龄：23）插入到Student表中

INSERT INTO Student(Sno, Sname, Ssex, Sdept, Sage)

VALUES('201009013', '王明', '男', 'CS', '23' );

修改数据（update）

UPDATE table1
SET field1=value1, field2=value2
WHERE 范围;

//例：将学生201009013的年龄改为22岁

UPDATE Student

SET Sage=22

WHERE Sno='201009013';

删除数据（delete）

DELETE 
FROM table1
WHERE 范围;

//例：删除学号为201009013的学生记录

DELETE 

FROM Student

WHERE Sno='201009013';

参考：

《王道程序员面试宝典》

《程序员面试宝典》