【数据库学习笔记】Day03 - SQL语言基础及数据库定义功能
〇、本文所用数据库表格：
一、关系运算：
关系运算，数学名词，基本运算有两类：一类是传统的集合运算（并、差、交等），另一类是专门的关系运算（选择、投影、连接、除法、外连接等），数据库操作的有些查询需要几个基本运算的组合，要经过若干步骤才能完成。关系是由元组构成的集合，可以通过关系的运算来表达查询要求。
1.1 传统的关系运算：
1.1.1 并：
- R∪S
- 仍为n 元关系 ， 由属于R 或属于S 的元组组成
R∪S = { t|t 属于 R∨t 属于S } - 示意图：
1.1.2 差： - R - S
- 仍为n元关系 ， 由属于R 而不属于S 的所有元组组成
R - S = { t|t属于R∧t不属于S } - 示意图：
1.1.3 交：
- R∩S
- 仍为n 元关系 ， 由既属于R 又属于S 的元组组成
R∩S = { t|t 属于R∧t 属于S }
R∩S = R – （R-S） - 示意图：
1.1.4 笛卡尔积：
- R ×S
- 示意图：
1.2 专门的关系运算：
1.2.1 选择：
- 在关系R中选择满足给定条件的诸元组。
- σ F ® = {t|t属于R∧F(t)= ’ 真’}
F：选择条件 ：选择条件 ， 是一个逻辑表达式 - 示意图：
1.2.2 投影：
- 从R 中选择出若干属性列组成新的关系
π A ® = { t[A] | t属于R }
A ： R中的属性列。 - 投影操作主要是从列的角度进行运算
投影之后不仅取消了原关系中的某些列 ， 而且还可能
取消某些元组（避免重复行！）。
1.2.3 连接： - 连接也称为θ连接。
- 连接运算的含义：
从两个关系的笛卡尔积中选属性间满足一定条件的元组。 - 两类常用的连接运算：
等值连接(equijoin)、自然连接(natrualjoin)。
1.等值连接：
从关系R和S的广义笛卡尔积中选取A、B属性值相等的那些元组。
2.自然连接：
值相等的分量，两个关系中可以没有相同的属性；进行自然连接的两个关系中必须有相同的属性。 等值连接不要求去掉重复属性列；自然连接时需要除掉重复的属性列。
自然连接的含义：
- R和S的相同属性组的值相等。
- 两个关系中进行比较的分量必须是相同的属性组。
- 在结果中要把重复的属性列去掉。
- 一般的连接操作是从行的角度进行运算，而自然连接需要取消重复列，是同时从行和列的角度进行运算。
3.内连接(Inner Join)：
- 两个关系做自然连接时，连接的结果是满足条件的元组保留下来，不满足条件的元组被舍弃了。
4.外连接(Outer Join)：
- 如果把舍弃的元组也保存在结果关系中，而在其他属性上填空值（Null），这种连接就叫外连接。
- 左外连接：只把左边关系中要舍弃的元组保留。
- 右外连接：只把右边关系中要舍弃的元组保留。
4.除：
二、SQL语言介绍：
SQL（Structured Query Language），即结构化查询语言，是关系数据库的标准语言，SQL是一个通用的、功能极强的关系数据库语言。
- SQL和SQL SERVER的区别：
- SQL（ structured query language) 结构化查询语言。
它是一种标准，不是一种软件。 - SQL SERVER 是数据库管理系统的一种，这种软件在遵循 SQL 这种标准，很多数据库管理软件及开发工具都支持 SQL。
2.1 SQL语言的特点：
1.综合统一：
数据定义语言（DDL），数据查询语言（DQL），数据操纵语言（DML），数据控制语言（DCL）于一体。可独立完成数据库生命周期中的全部活动，随时修改。数据操作符统一。
2.高度非过程化：
面向对象的第四代语言；SQL只要提出“做什么”，无须了解存取路径；存取路径的选择以及SQL的操作过程由系统自动完成。
3.面向集合的操作方式：
操作对象、查找结果可以是元组的集合；一次插入、删除、更新操作的对象是元组的集合。
4.以同一种语法结构提供多种使用方式：
独立的语言，能够独立用于联机交互的使用方式；嵌入式语言，能够嵌入到高级语言中使用。
2.2 SQL语言功能概述：
SQL语言有四部分功能： 数据定义、 数据控制、 数据查询、 数据操纵。
2.2.1 SQL支持关系数据库的三级模式结构：
- 基本表：
本身独立存在的表。
SQL中一个关系就对应一个基本表。
一个（或多个）基本表对应一个存储文件。
一个表可以带若干索引。 - 视图：
从一个或几个基本表导出的表。
数据库中只存放视图的定义。
视图是一个虚表。
用户可以在视图上再定义视图。 - 存储文件：
逻辑结构组成了关系数据库的内模式。
物理结构是任意的，对用户透明。 - 索引：
为快速访问数据，而在包含数据的表中增加的一种组织。
分为聚簇索引和非聚簇索引。
聚簇索引：指索引项的顺序与表中记录的物理顺序一致的索引组织。
2.3 SQL的数据类型：
2.3.1 数值型：
分为 准确型和近似型。
- 准确型:
整数：
Bigint：8字节
Int：4字节
Smallint：2字节
Tinyint：1字节（表示范围为0~255整数）
Bit：1位，存储1或0
小数：
Numeric(p,q)或Decimal(p,q)，
其中：p为数字位长度，q为小数位长度。 - 近似型：
Float：8字节
Real：4字节
2.3.2 字符串型：
- 普通编码字符串类型：
Char(n)：定长存储，n<=8000
Varchar(n)：不定长存储（按实际），长度不超过n，n<=8000
Text：存储大于8000字节的文本 - 统一字符编码字符串类型：
nchar(n)：定长存储，n<=4000
nvarchar(n)：不定长存储，长度最大不超过n，n<=4000
ntext：存储大于8000字节的文本
特点：每个字符占两个字节。 - 二进制字符串类型：
Binary(n)：固定长度，n<=8000
Varbinary(n)：可变长度，n<=8000
注：n为二进制数据的字节数。
Image：大容量、可变长二进制字符数据，可用于存储文件。
2.3.3 日期时间型：
Datatime：8字节，年月日时分秒毫秒
SmallDateTime：4字节，年月日时分
2.4 SQL的数据定义功能：
1.定义基本表：
CREATE TABLE <表名>
2.删除表：
DROP TABLE <表名>
3.修改表结构：
ALTER TABLE <表名>2.5 数据完整性：
2.5.1 完整性约束条件的作用对象：
- 完整性检查是围绕完整性约束条件进行的，因此，完整性约束条件是完整性控制机制的核心。
- 完整性约束条件的作用对象可以是表、元组和列。即：
列级约束、元组约束、关系约束。
1.列级约束：
列级约束主要是对列的类型、取值范围、精度等的约束。
- 对 数据类型 的约束：
包括数据类型、长度、精度等。 - 对 数据格式 的约束：
如:规定学号的前两位表示学生的入学年份，第三位表示系的规定学号的前两位表示学生的入学年份，第三位表示系的编号，第四位表示专业编号，第五位代表班的编号等等。 - 对 取值范围 的约束：
如: 学生的成绩取值范围为0 ～100。 。 - 对 空值
2.元组约束：
元组的约束是元组中各个字段之间的相互约束，如：
开始日期小于结束日期。
职工的最低工资不能低于规定的最低保障金。
3.关系约束：
指若干元组之间、关系之间的联系的约束，如：
学号的取值不能重复也不能取空值。
学生修课表中的学号的取值受学生表中的学号取值的约束。
2.5.2 实现数据完整性：
1.声明完整性：
在表定义时声明，使用约束、缺省值等。
2.过程完整性：
在客户端或服务器端用编程语言或工具来实现。
在Server端用触发器（Trigger）来实现。
2.5.3 实现约束：
- PRIMARY KEY 约束：保证实体完整性。
- UNIQUE 约束：确保在非主键列中不输入重复值。应用在客观具有唯一性质的列上。如：身份证号、社保号等。
- FOREIGN KEY 约束：用于建立和加强两个表数据之间的连接的一列或多列。如：为雇员表的工作编号添加外码引用约束，此列引用工作表的工作编号列。
- DEFAULT 约束：当向表中插入数据时，如果没有为定义了DEFAULT的列提供值，则此列使用默认值。一个DEFAULT只能约束一列。
- CHECK 约束：通过限制输入到列中的值来强制域的完整性，可定义同表多列之间的约束关系。 如：在雇员表中，添加限制雇员的工资必须大于等于500的约束。再比如：添加限制工资表的最低工资小于等于最高工资的约束。
