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本小节主要结合sqlite3来简要说明sql数据库的一些基本理论知识。至于其他SQL数据库比如mysql,postgresql等具体实现的相关知识本文不会讨论。

基本术语

数据库(database)简单的理解就是一个文件柜。然后DBMS(database management system)是数据库管理系统。而所谓的 table 表你可以将其看作文件柜里的一个结构化了的文件。在表格里面的数据都是 按行存储 的,这个要在头脑中牢记。然后一行数据称之为一个 记录 。SQL(Structured Query Language)的意思是结构化查询语言。

sqlite3的安装就不罗嗦了,若有问题请从网络查阅之。

第一个例子

sqlite3和postgresql不同,其没有客户端/服务器的概念,就是直接的文件管理,sqlite3的数据库就是一个文件,然后如果连接到某个不存在的文件,就会自动创建对应的数据库文件。删除数据库当然就是删除数据库文件即可,这一块sqlite3很简单。

现在我们往这个数据库里面加入一点东西:

wanze@wanze-ubuntu64:~/桌面$ sqlite3 mydb
SQLite version 3.8.2 2013-12-06 14:53:30
Enter ".help" for instructions
Enter SQL statements terminated with a ";"
sqlite> create table mytable(id integer primary key, name text);
sqlite> insert into mytable(id,name) values(1,"Micheal");
sqlite> select * from mytable;
1|Micheal
sqlite> .table
mytable
sqlite> .database
seq  name             file                                                      
---  ---------------  ----------------------------------------------------------
0    main             /home/wanze/桌面/mydb                                   
sqlite> .header on 
sqlite> select * from mytable;
id|name
1|Micheal

这个例子首先连接之前创建的mydb数据库,然后通过CREATE TABLE语句来创建database数据库里面的一个表,接下来用INSERT INTO语句来给某个表插入一些数据,然后用SELECT语句来查看这些数据。

然后

  • .database 列出当前连接的数据库信息
  • .table 列出当前表格的信息
  • .header on 显示SQL表格头
  • .quit 退出sqlite3命令行
  • 你还可以通过 .help 来查看更多相关信息。

CREATE TABLE

如下所示就是创建表格的命令格式:

CREATE TABLE mytable(
  id     INTEGER PRIMARY KEY, 
  name   TEXT);

这里的mytable就是具体创建的表格名字,然后接下来每一行定义了具体表格的某一个字段或者说某一列。第一个是字段的名字,第二个是字段的数据类型定义,后面可选的还可以跟上其他一些约束词。下面先就字段的数据类型做出一些说明。

字段数据类型

按照 sqlite3官方文档 的介绍 ,其就支持五种数据类型:

  • NULL 空值
  • INTEGER 整型
  • REAL 浮点型
  • TEXT 字符串型
  • BLOB 字节流型

然后sqlite3关于你的类型声明字符串还建立了一套语法糖规则,具体语法糖规则如下所示:

  • 如果没有类型声明,则视为none affinity;
  • 如果在声明字符串中看到"int"(不区分大小写)这个子字符串,那么就视为integer affinity;
  • 继续,接下来如果找到"char"或者"clob"或者"text",则视为text affinity;所以varchar(80)会被简单视为text affinity;
  • 继续,接下来如果找到"blob",则视为blob,如果没数据类型声明,则视为none affinity;
  • 继续,接下来如果找到"real"或者"floa"或者"doub",则视为float affinity;
  • 然后其他的都视为numeric affinity。

这里什么affinity是sqlite特有的概念,比如text affinity和前面的内置TEXT字符串型是不同的,其可能对应的是NULL,TEXT或BLOB。然后如果输入的数值则会自动将其转换成为字符串型。然后NUMERIC会自动分配成为INTEGER或REAL型,如果输入的字符串还负责转化。等等,总之我们在心里知道sqlite3在类型声明上是很灵活的就行了,具体使用还是严格按照自己喜欢的一套类型声明即可,比如这五个: null int float text blob 或者 null integer float varchar blob 等等。

字段约束词

请看下面这个例子:

sqlite> CREATE TABLE products(
   ...>   id  int PRIMARY KEY,
   ...>   name text NOT NULL,
   ...>   quantity  int NOT NULL DEFAULT 1,
   ...>   price real NOT NULL);

PRIMARY KEY

一个表格只能有一个PRIMARY KEY,被PRIMARY KEY约束的字段值必须唯一且不为空,从而使其能够成为本表格中各个记录的唯一标识。表格中可以有一个列或者几个列被选定为primary key。值得一提的是 integer primary key 自动有了自动分配的属性,也就是大家清楚的id那一列,即使不赋值,也会自动添加。

NOT NULL

约束该字段不可取空值,也就是该字段必须赋值的意思。

DEFAULT

指定该字段的默认值。

创建表格如果表格不存在

create table if not exists department
 (dept_id int primary key,
  name varchar not null
 );

更改表格属性

sqlite3更改表格属性的功能是很有限的,就只有两个,一个是更改表格名字,还一个是新建一个字段。所以sqlite3主要还是靠CREATE TABLE的时候就把各个字段属性设置好(因为后面有迁移需要则需要单独写脚本)。具体使用就是使用 ALTER TABLE 语句,如下所示:

ALTER TABLE tablename RENAME TO new_tablename;
ALTER TABLE tablename ADD COLUMN column_name column_datatype;

删除表格

删除前请慎重。

DROP TABLE tablename;

插入记录

插入一条记录如前所示使用 INSERT INTO 语句,具体如下所示:

INSERT INTO products (product_no, name, price) VALUES (1, ’Cheese’, 9.99);

这是推荐的风格,后面圆括号跟着的列名不一定是按照顺序来,只是和后面的值一一对应,而且一条记录里面的所有列也不需要都列出来,不写的会按照默认值来处理。INSERT INTO语句是通用的。

如果只是需要简单插入新的一行的数据那么可以直接使用之前的insert into语句。

sqlite> insert into mytable(age) values(6);
sqlite> select * from mytable;
id          name        age
----------  ----------  ----------
1           Alice
2           Betty
3           Cassie
4           Doris
5           Emily
6           Abby
7           Bella
8                       6

不重复插入

只有主键值不重复才插入:

insert or ignore into department (dept_id, name)
values (1, 'Operations');
insert or ignore into department (dept_id, name)
values (2, 'Loans');
insert or ignore into department (dept_id, name)
values (3, 'Administration');

更新记录

下面的语句用于更新某个特定的表格的数据:

sqlite> update mytable set age=18 where id =1;
sqlite> select * from mytable;
id          name        age
----------  ----------  ----------
1           Alice       18
2           Betty
3           Cassie
4           Doris
5           Emily
6           Abby
7           Bella
8                       6

删除记录

DELETE FROM products WHERE price = 10;
DELETE FROM products;

注意:第二个语句表内所有记录都将被删除! DELETE FROM 语句是通用的。

查询记录

为了后面讲解方便,这里根据前面的第一个例子简单创建一个数据库,具体代码如下:

~$ sqlite3 test.db

sqlite> CREATE TABLE mytable(id INTEGER PRIMARY KEY, name TEXT);
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(1,'Alice');
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(2,'Betty');
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(3,'Cassie');
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(4,'Doris');
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(5,'Emily');
sqlite> .header on
sqlite> .mode column
sqlite> SELECT * FROM mytable;
id          name
----------  ----------
1           Alice
2           Betty
3           Cassie
4           Doris
5           Emilyv

检索的基本语法如下:

sqlite> SELECT id FROM mytable;

想要显示多个列则写上多个列名,列名之间用逗号隔开。检索所有列就是列名处用通配符 \verb+*+ 来匹配所有列。

排序

用SELECT语句默认情况是没有排序的,如果需要排序则需要使用ORDER BY字句。现在又插入几个新名字:

sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(6,'Abby');
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name) values(7,'Bella');

如果我们需要输入结果按照name来排序则:

sqlite> SELECT id,name FROM mytable ORDER BY name;
id          name
----------  ----------
6           Abby
1           Alice
7           Bella
2           Betty
3           Cassie
4           Doris
5           Emily

按多个列排序

首先更新之前的表格的一些数据。

sqlite> ALTER TABLE mytable ADD COLUMN age int;
sqlite> UPDATE mytable set age=18 WHERE id=1;
sqlite> update mytable set age=20 where id =2;
sqlite> update mytable set age=6 where id =3;
sqlite> update mytable set age=25 where id =4;
sqlite> update mytable set age=30 where id =5;
sqlite> update mytable set age=66 where id =6;
sqlite> update mytable set age=20 where id =7;
sqlite> INSERT INTO mytable(id,name,age) values(8,'Alice',20);
sqlite> SELECT * FROM mytable;
id          name        age
----------  ----------  ----------
1           Alice       18
2           Betty       20
3           Cassie      6
4           Doris       25
5           Emily       30
6           Abby        66
7           Bella       20
8           Alice       20

现在开始按多个列排序:

sqlite> SELECT * FROM mytable ORDER BY name , age;
id          name        age
----------  ----------  ----------
6           Abby        66
1           Alice       18
8           Alice       20
7           Bella       20
2           Betty       20
3           Cassie      6
4           Doris       25
5           Emily       30

我们看到首先按name排序,如果名字相同则按age排序。

降序排序

ORDER BY字句默认排序是升序,如果想要其为降序则使用DESC关键词,如下所示:

sqlite> SELECT * FROM mytable ORDER BY name , age DESC;
id          name        age
----------  ----------  ----------
6           Abby        66
8           Alice       20
1           Alice       18
7           Bella       20
2           Betty       20
3           Cassie      6
4           Doris       25
5           Emily       30

DESC关键词要放在想要降序排序的列的后面。如果想要多个列降序排序,则那些列 \uline{都要加上DESC关键词} 。

过滤数据

SQL用WHERE字句来达到查询时过滤数据的功能,如果同时有WHERE字句和ORDER BY字句,则ORDER BY字句要放在后面。

一个简单的例子如下所示:

sqlite> SELECT * FROM mytable WHERE age < 30;
id          name        age       
----------  ----------  ----------
1           Alice       18        
2           Betty       20        
3           Cassie      6         
4           Doris       25        
7           Bella       20        
8           Alice       20

如果后面的值是字符串则需要加上单引号,如: 'string' ,这些比较符号的含义都是一目了然的,如: = , <> , != , < , <= , !< , > , >= ,!> 。此外还有 BETWEEN 在两个值之间, IS NULL 判断是否为NULL值。

BETWEEN的使用如下:

SELECT prod_name, prod_price
FROM Products
WHERE prod_price BETWEEN 5 AND 10;

NULL 无值,它与字段包含0,空字符串等不同。 IS NULL 用法如下:

SELECT prod_name
FROM Products
WHERE prod_price IS NULL;

外键引用

外键引用在sqlite3中必须加上这一行设置:

PRAGMA foreign_keys = ON;

然后后面加入外键引用的语法和mysql有点类似,除了没有 constraint pk_product_type 这一描述外。然后sqlite3里面并没有 \textbf{date} 类型的,其内部会自动处理为text,int或real等类型。但我们在声明的时候还是可以这样写的,然后值得一提的是sqlite3里面有一些date相关函数支持。

关于外键引用更多信息请参看 官方文档的这里

PRAGMA foreign_keys = ON;

create table if not exists employee
 (emp_id int  primary key,
  fname varchar not null,
  lname varchar not null,
  start_date date not null,
  end_date date,
  superior_emp_id int ,
  dept_id int ,
  title varchar,
  assigned_branch_id int ,
    foreign key (superior_emp_id) references employee (emp_id),
    foreign key (dept_id) references department (dept_id),
    foreign key (assigned_branch_id) references branch (branch_id)
 );

SQL关系模型浅谈

内部联接

关于联接的抽象理论讨论还是很有必要的,这里我也谈论一些,但具体还是需要读者自己沉思。我们把一个SQL表格看作一个对应外部世界的模型,你可以将其看作柏拉图所谈论的理念。然后就作为外部世界各个模型来说,彼此之间有两种关系: 第一种是继承关系,第二种是组合关系。所谓继承关系是指对于每一个苹果实体来说,它有各种各样的属性,我们不可能将其装入一个数据库中,比如说本苹果实体的供应商信息,本苹果的重量颜色信息等等。更合理的做法是我们将描述苹果(或者所有产品)供应商信息单独放入一个模型,然后将描述苹果重量颜色等信息也单独放入一个模型,除此之外还有水果店信息等等。我们在实际处理的时候,常常各个衍生模型都有一个 parent_id 类似这样的字段属性来描述本衍生模型的该记录所对应的实际母体parent是谁,从而将多个衍生模型在一个实体对象上统一起来,从而形成表的联接。你可以看作表的联接的最终成果就是你心目中所想的那个超大型SQL表格,对应的是苹果这个模型,里面存放着所有一切和该苹果相关的属性信息。然后你用SELECT语句查一下即可。

第二个组合关系就是苹果由苹果皮和苹果肉等部分组成,各子部分和母体一样具有某种实体性,这个时候我们应该在苹果这个模型上加入如同 pingguopi_idpingguorou_id 这样的字段属性,然后约定其他以 _id 结尾的都视作本苹果的组成部分,不是的都视作非其他组成部分独独为我苹果模型所有的属性。这个组合关系也很重要,在后面再谈及,下面主要谈论表格的联接,而这里表格的联接主要在描述模型之间的继承关系。

具体语法如下所示:

SELECT name,price,weight
FROM Supplier,Info
WHERE Supplier.parent_id = Info.parent_id

这里我们约定Supplier和Info这两个衍生模型内存储的 parent_id 具体就应该Pingguo这个模型中的记录号。然后记录号相等就代表着同一个苹果实体。然后将这同一个苹果实体的name, price, weight 等属性列出来。

如果不使用WHERE字句会执行笛卡尔乘积操作,各个字段属性随意组合,没有任何现实意义了。

按照SQL规范,已经不推荐使用这样的WHERE字句表达了,上面的内部联接(INNER JOIN)语句更推荐的是写成这样的形式:

SELECT name,price,weight
FROM Supplier INNER JOIN Info
ON Supplier.parent_id = Info.parent_id

SQL语法里面有一个专门的术语来形容上面的这个SELECT语句,叫做内部联接。注意WHERE变成了ON,然后使用关键词INNER JOIN。SQL联接默认方式就是内部联接。

视图

视图是虚拟的表,其自身并不包含数据,更确切来说只是一种检索手段。视图可以嵌套视图,但需要注意的是视图因为不包含数据,依赖于检索,所以过多使用视图会很降低性能。