关系数据库标准SQL语言（二）
5.索引
-
定义：是一种数据结构，用于加快数据的检索速度。它类似于一本书的目录，通过记录表中的值以及各值的存储位置，帮助数据库程序快速找到表中的数据，而不必扫描整个表。
-
作用：能显著提升数据查询性能，减少查询时的磁盘 I/O 操作。例如在一个有大量记录的
Students表中，若要查找特定学号的学生信息，有索引时可快速定位，无索引则可能需全表扫描。 -
分类：
- 按存储结构：
- 聚簇索引：决定表中数据的物理存储顺序，表中数据按索引列的值排序存放，一个表只能有一个聚集索引 。如在学生表中以学号列创建聚集索引，数据会按学号顺序物理存储 。
- 非聚集索引：不改变表中数据的物理存储顺序，数据与索引分开存储，通过索引指向的地址与表中的数据相关联，一个表可以有多个非聚集索引 。
- 按数据唯一性：
- 唯一索引：确保索引列中的值唯一，不允许出现重复值，可用于加速对唯一值的查询，也可作为主键约束 。
- 非唯一索引：索引列中的值可以重复。
- 按键列个数：
- 单列索引：基于单个列创建的索引。
- 多列索引：基于多个列组合创建的索引 。
- 按存储结构：
-
利弊：
- 优点：加快数据查询速度，减少查询响应时间；辅助实现表与表之间的参照完整性等 。
- 缺点：创建和维护索引会占用额外的存储空间；对表进行增、删、改操作时，数据库需要同时更新索引，会增加操作开销，降低这些操作的执行效率 。
-
索引创建
- 聚簇索引
CREATE CLUSTER INDEX Stusname ON Student(Sname);CREATE CLUSTERED INDEX Stusname ON Student(Sname);
- 唯一索引
- 为
Student表按学号升序建唯一索引：CREATE UNIQUE INDEX Stusno ON Student(Sno); - 为
Course表按课程号升序建唯一索引：CREATE UNIQUE INDEX Coucno ON Course(Cno); - 为
SC表按学号升序和课程号降序建唯一索引：CREATE UNIQUE INDEX SCno ON SC(Sno ASC, Cno DESC);
- 为
索引删除
- 通用格式：
DROP INDEX <索引名>;，如删除Student表的Stusname索引：DROP INDEX Stusname; - SQL Server 特定格式
DROP INDEX Stusname ON Student;DROP INDEX Student.Stusname;
- 聚簇索引
6.查询
- 基本查询格式：
SELECT语句，可选择列、指定表或视图、添加条件过滤、分组、排序等操作。例如SELECT Sno, Sname FROM Student WHERE Sdept = 'CS' ORDER BY Sno;，从Student表中查询计算机系学生的学号和姓名，并按学号升序排序。 - 单表查询
- 选择列：可指定列名或使用通配符 “*” 查询全部列，还可对列进行计算和重命名。例如：
-- 查询全体学生的学号和姓名
SELECT Sno,Sname
FROM Student;
-- 查询全体学生的姓名及其出生年份
SELECT Sname,2024-Sage AS BirthYear
FROM Student;
- 选择元组：消除重复行用
DISTINCT关键字；根据条件查询使用各种谓词，如比较、范围、集合、字符匹配、空值判断等；对查询结果排序用ORDER BY子句。例如：
-- 查询选修了课程的学生学号，消除重复行
SELECT DISTINCT Sno
FROM SC;
-- 查询年龄在20 - 23之间的学生的姓名、系别和年龄
SELECT Sname,Sdept,Sage
FROM Student
WHERE Sage BETWEEN 20 AND 23;
-- 查询所有姓刘的学生的姓名、学号和性别
SELECT Sname,Sno,Ssex
FROM Student
WHERE Sname LIKE '刘%';
| 查询条件 | 谓词 |
|---|---|
| 比 较 | =，>，<，>=，<=，!=，<>，!>，!<； NOT+上述比较符 |
| 确定范围 | BETWEEN AND，NOT BETWEEN AND |
| 确定集合 | IN，NOT IN |
| 字符匹配 | LIKE，NOT LIKE |
| 空 值 | IS NULL，IS NOT NULL |
| 多重条件 | AND，OR |
- 集函数与分组：常用集函数有
COUNT、SUM、AVG、MAX、MIN；分组使用GROUP BY子句，可结合HAVING子句筛选分组结果。例如：
-- 查询学生总数
SELECT COUNT(*)
FROM Student;
-- 求各个课程号及相应的选课人数
SELECT Cno, COUNT(Sno)
FROM SC
GROUP BY Cno;
-- 查询选修了3门以上课程的学生学号
SELECT Sno
FROM SC
GROUP BY Sno
HAVING COUNT(*)>3;
7.连接
| 连接类型 | 语法特征 | 结果集包含内容 | 典型场景 |
|---|---|---|---|
| 隐式内连接 | FROM 表1, 表2, ... WHERE 连接条件 |
仅包含所有表均满足连接条件的记录 | 查询学生及其对应课程的成绩（必须有选课记录） |
| 显式内连接 | FROM 表1 INNER JOIN 表2 ON 连接条件 |
同上（与隐式内连接完全等价，仅语法不同） | 同上，更推荐使用显式语法提高可读性 |
| 左外连接 | FROM 表1 LEFT OUTER JOIN 表2 ON 连接条件 |
包含左表所有记录，右表无匹配时字段为 NULL |
查询所有学生（包括未选课学生）及其课程成绩 |
| 右外连接 | FROM 表1 RIGHT OUTER JOIN 表2 ON 连接条件 |
包含右表所有记录，左表无匹配时字段为 NULL |
极少见（如以课程表为主，查询所有课程及选课学生） |
| 全外连接 | FROM 表1 FULL OUTER JOIN 表2 ON 连接条件 |
包含左右表所有记录，无匹配时字段为 NULL |
对比两张表数据完整性（如学生表与课程表的差异） |
- 连接查询
- 等值与非等值连接：连接条件指定连接的列和比较运算符，自然连接是特殊的等值连接。例如：
-- 查询每个学生及其选修课程的情况（等值连接）
SELECT Student.*, SC.*
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno;
-- 用自然连接完成上述查询
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno;
- 自身连接：同一表与自身连接，用于查询间接关系。例如：
-- 查询每一门课的间接先修课（即先修课的先修课）
SELECT FIRST.Cno, SECOND.Cpno
FROM Course FIRST, Course SECOND
WHERE FIRST.Cpno=SECOND.Cno;
- 外连接：包括左外连接（
LEFT OUTER JOIN）、右外连接（RIGHT OUTER JOIN）、全连接（FULL JOIN），用于保留特定表的所有行。
1. 左外连接（LEFT OUTER JOIN）
- 定义：查询结果会保留左表中的所有记录 ，然后根据连接条件匹配右表中的记录。若右表中无匹配记录，对应字段以
NULL填充。 - 语法：
FROM table1 LEFT OUTER JOIN table2 ON table1.key = table2.key（table1为左表，table2为右表，key为连接条件 ）。 - 应用场景：常用于获取主表（左表）全部信息及其关联子表相关信息，如查询所有学生（主表）及其选课记录（子表），即使学生没选课也能在结果中显示，只是选课相关字段为
NULL。
2. 右外连接（RIGHT OUTER JOIN）
- 定义：结果保留右表中的全部记录，依据连接条件去匹配左表记录，左表无匹配时对应字段为
NULL。 - 语法：
FROM table1 RIGHT OUTER JOIN table2 ON table1.key = table2.key（table2是右表，table1是左表 ）。 - 应用场景：相对较少用，比如当以选课记录（右表）为主，要查看所有选课记录对应的学生（左表）信息，即使某些选课记录无对应学生（异常情况） 。实际中很多时候可通过交换表顺序用左外连接替代。
3. 全连接（FULL JOIN ）
- 定义：将左表和右表的所有记录都包含在结果集中，按连接条件匹配，无匹配的字段用
NULL填充。 - 语法：
FROM table1 FULL JOIN table2 ON table1.key = table2.key。 - 应用场景：使用场景也不多，一般用于全面对比两个表数据完整性，比如找出学生表和选课表中各自独有的记录，排查可能的数据错误等情况 。
4. 例题
原始 SQL 中的WHERE Student.Sno=SC.Sno(*)使用了Oracle 旧版的外连接语法（(*)符号），这是 Oracle 数据库在 ANSI 标准之前的 proprietary 语法，用于表示左外连接。这种语法有几个问题：
- 非标准：只有 Oracle 支持，其他数据库（如 MySQL、SQL Server）不支持
- 可读性差：语法符号不直观，容易混淆
- 复杂查询中容易出错：在多表连接时难以维护
ANSI 标准的外连接语法
现代 SQL 标准（ANSI）提供了统一的外连接语法：
-- 左外连接（保留左表所有记录，右表匹配不上的字段为NULL）
SELECT ...
FROM table1
LEFT OUTER JOIN table2 ON table1.key = table2.key;
-- 右外连接（保留右表所有记录，左表匹配不上的字段为NULL）
SELECT ...
FROM table1
RIGHT OUTER JOIN table2 ON table1.key = table2.key;
-- 全连接（保留左右表所有记录，匹配不上的字段为NULL）
SELECT ...
FROM table1
FULL OUTER JOIN table2 ON table1.key = table2.key;
改写后的 SQL 分析
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student
LEFT OUTER JOIN SC ON (Student.Sno=SC.Sno);
这个改写有以下改进：
- 使用标准语法：
LEFT OUTER JOIN是 ANSI 标准语法，所有主流数据库都支持 - 分离连接条件：将连接条件（
ON子句）与过滤条件（WHERE子句）明确分开，逻辑更清晰 - 功能等价：与原始 SQL 中的
WHERE Student.Sno=SC.Sno(*)功能完全相同，保留所有学生记录，无论是否有选课记录
不同外连接的应用场景
- 左外连接（LEFT OUTER JOIN）
- 典型场景：查询所有学生及其选课记录，即使学生没有选课（结果中 SC 表的字段为 NULL）
- 示例：统计各学生的选课数量（包括未选课学生）
- 右外连接（RIGHT OUTER JOIN）
- 典型场景：查询所有选课记录及其对应的学生信息，即使某些选课记录没有对应的学生（这种情况很少见）
- 实际中右外连接很少使用，因为通常可以通过交换表顺序用左外连接替代
- 全连接（FULL OUTER JOIN）
- 典型场景：查询所有学生和所有选课记录，包括没有选课的学生和没有对应学生的选课记录（这种情况更少见）
- 示例：对比学生表和选课表的完整性，找出可能的数据错误
为什么选择左外连接？
在学生 - 选课的场景中，左外连接是最常用的，因为业务需求通常是：
- 查询所有学生的信息，无论他们是否选了课
- 如果学生没有选课，选课相关字段（Cno, Grade）显示为 NULL
- 可以通过
COALESCE(Grade, 0)等函数进一步处理 NULL 值
进一步优化建议
如果需要明确排除没有选课的学生，可以在左外连接后加 WHERE 过滤：
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,SC.Cno,Grade
FROM Student
LEFT OUTER JOIN SC ON Student.Sno=SC.Sno
WHERE SC.Sno IS NOT NULL; -- 只保留有选课记录的学生
这个查询实际上等价于内连接：
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,SC.Cno,Grade
FROM Student
INNER JOIN SC ON Student.Sno=SC.Sno;
- 例如：
-- 左外连接查询学生及其选修课程情况（ANSI标准）
SELECT Student.Sno,Sname,Ssex,Sage,Sdept,Cno,Grade
FROM Student
LEFT OUTER JOIN SC ON (Student.Sno=SC.Sno);
- 复合条件连接：多个连接条件和其他条件组合查询。例如：
-- 查询选修2号课程且成绩在90分以上的所有学生
SELECT Student.Sno, Sname
FROM Student, SC
WHERE Student.Sno=SC.Sno AND
SC.Cno='2' AND
SC.Grade>90;
- 嵌套查询
- 概念：一个查询块嵌套在另一个查询块的条件中。
- 类型：带有
IN、比较运算符、ANY或ALL、EXISTS谓词的子查询，不同类型适用于不同场景，部分子查询可相互转换。例如：
-- 带有IN谓词的子查询，查询与刘晨在同一个系学习的学生
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept IN (
SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname='刘晨'
);
-- 带有比较运算符的子查询，重写上述查询
SELECT Sno,Sname,Sdept
FROM Student
WHERE Sdept = (
SELECT Sdept
FROM Student
WHERE Sname='刘晨'
);
- 集合查询：使用
UNION（并）、INTERSECT（交）、EXCEPT（差）操作对查询结果集进行处理。例如
-- 查询计算机科学系的学生及年龄不大于19岁的学生
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
UNION
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19;
-- 查询计算机科学系中年龄不大于19岁的学生（交操作）
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept='CS'
INTERSECT
SELECT *
FROM Student
WHERE Sage<=19;
- 基于派生表的查询：子查询在
FROM子句中生成临时表，作为主查询的对象。例如：
-- 找出每个学生超过他自己选修课程平均成绩的课程号
SELECT Sno, Cno
FROM SC, (
SELECT Sno, AVG(Grade)
FROM SC
GROUP BY Sno
) AS Avg_sc(avg_sno,avg_grade)
WHERE SC.Sno=Avg_sc.avg_sno AND
SC.grade>=Avg_sc.avg_grade;
8.数据更新（增删改查）
- 插入数据
- 插入单个元组：
INSERT INTO...VALUES语句，指定表名和列值。例如：
- 插入单个元组：
-- 将一个新学生记录插入到Student表中
INSERT INTO Student
VALUES ('201215128','陈冬','男',18,'IS');
- 插入子查询结果：
INSERT INTO...子查询语句，将子查询结果插入表中。例如：
-- 对每一个系，求学生的平均年龄，并把结果存入数据库
CREATE TABLE Deptage(Sdept CHAR(15), Avgage SMALLINT);
INSERT INTO Deptage(Sdept,Avgage)
SELECT Sdept,Avg(Sage)
FROM Student
GROUP BY Sdept;
- 修改数据：
UPDATE语句，指定表名、修改的列和表达式，可带条件修改单个或多个元组。例如
-- 将学生201215121的年龄改为22岁
UPDATE Student
SET Sage=22
WHERE Sno='201215121';
-- 将所有学生的年龄增加1岁
UPDATE Student
SET Sage=Sage+1;
- 删除数据：
DELETE FROM语句，带条件删除单个或多个元组，注意数据一致性和事务处理。例如：
-- 删除学号为201215128的学生记录
DELETE FROM Student
WHERE Sno='201215128';
-- 删除所有学生的选课记录
DELETE FROM SC;
9.视图
1.视图的概念
视图（View）是数据库中一个虚表，它的数据来自一个或多个基本表（或其他视图），但本身不存储实际数据。数据库仅保存视图的定义（即查询逻辑），数据仍存放在原始表中。视图的作用类似于 “窗口”，通过特定逻辑筛选或重组数据，提供更简洁、安全的访问方式。
2.视图的核心特性
- 虚表本质：不存储数据，仅定义查询逻辑。
- 动态性：每次查询视图时，数据实时从原始表获取。
- 可复用性：可在多个查询或其他视图中引用。
- 操作限制：对视图的更新（增、删、改）受限于原始表结构和查询逻辑。
3.视图与列表的区别
| 维度 | 视图 | 列表（结果集） |
|---|---|---|
| 存储方式 | 不存储数据，仅保存定义 | 临时生成，不持久化 |
| 生命周期 | 持久化存在，直到被显式删除 | 查询结束后自动消失 |
| 可复用性 | 可重复使用，支持嵌套定义 | 每次查询需重新生成 |
| 数据独立性 | 屏蔽底层表结构变化，保护业务逻辑 | 直接依赖原始表结构 |
| 权限控制 | 可针对视图设置独立权限 | 依赖原始表权限，无法单独控制 |
4.视图的优势
-
简化复杂查询
将多表关联、过滤等复杂逻辑封装为视图，简化后续查询操作。CREATE VIEW EmployeeSummary AS SELECT e.id, e.name, d.department_name FROM employees e JOIN departments d ON e.department_id = d.id; -
提升安全性
通过视图限制用户访问字段或行，例如：- 隐藏敏感字段（如薪资、密码）。
- 仅展示特定部门的数据。
-
逻辑独立性
底层表结构变化时，只需修改视图定义，无需调整上层业务逻辑。 -
支持嵌套查询
可在视图基础上创建新视图，实现更复杂的逻辑分层。 -
优化性能
部分数据库（如 MySQL）会缓存视图执行计划，提升高频查询效率。
5.视图的局限性
- 更新限制：并非所有视图都支持增删改操作，需满足特定条件（如基于单表、无聚合函数等）。
- 性能开销：复杂视图可能导致查询效率下降，需合理设计。
6.总结
视图是数据库中重要的抽象工具，通过封装数据逻辑，平衡了灵活性、安全性和开发效率。适用于需要简化查询、保护数据或增强逻辑独立性的场景。
- 定义与删除视图
- 定义视图：
CREATE VIEW语句，可带WITH CHECK OPTION确保更新时满足视图条件，根据不同情况需指定视图列名。例如：
- 定义视图：
-- 建立信息系学生的视图
CREATE VIEW IS_Student
AS
SELECT Sno,Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sdept='IS';
-- 建立信息系学生的视图，并要求更新视图时仍保证视图只有信息系的学生
CREATE VIEW IS_Student
AS
SELECT Sno,Sname,Sage
FROM Student
WHERE Sdept='IS'
WITH CHECK OPTION;
- 删除视图：
DROP VIEW语句。如DROP VIEW IS_S1;，删除名为IS_S1的视图。
- 查询与更新视图
- 查询视图：与查询基本表类似，但需注意视图消解后的查询正确性。例如：
-- 在信息系学生的视图中找出年龄小于20岁的学生
SELECT Sno,Sage
FROM IS_Student
WHERE Sage<20;
-
更新视图：部分视图可更新，行列子集视图通常允许更新，不同数据库系统对视图更新有更多限制。
常见不可更新情况
- 多表导出：若视图由两个及以上表导出，像
DB2等系统规定此类视图不允许更新 。因为更新操作可能无法明确对应到具体某张表，造成数据不一致。 - 字段来源问题：
- 字段来自字段表达式或常数时，不允许
INSERT和UPDATE操作（但允许DELETE） 。比如视图字段是通过计算得到的表达式结果，更新会破坏表达式逻辑。 - 字段来自集函数（如
SUM、AVG、COUNT等 ），视图不允许更新 。集函数结果是统计汇总值，更新无实际意义且会破坏统计逻辑。
- 字段来自字段表达式或常数时，不允许
- 定义包含特定子句或短语：
- 视图定义中有
GROUP BY子句 ，不允许更新。GROUP BY是分组统计操作，更新会使分组统计结果混乱。 - 视图定义含
DISTINCT短语 ，不允许更新。DISTINCT用于去除重复行，更新可能破坏去重逻辑。
- 视图定义中有
- 嵌套查询问题：视图定义中有嵌套查询，且内层查询
FROM子句涉及的表是导出该视图的基本表 ，不允许更新。这种复杂结构下更新难以保证数据一致性。 - 基于不可更新视图：在一个本身不允许更新的视图上再定义的视图，同样不允许更新 。
- 多表导出：若视图由两个及以上表导出，像
-
例如：
-- 将信息系学生视图IS_Student中学号为200215122的学生姓名改为“刘辰”
UPDATE IS_Student
SET Sname='刘辰'
WHERE Sno='201215122';
- 视图作用：简化用户操作、提供多种数据视角、增强数据库逻辑独立性、保护机密数据、清晰表达查询。比如为不同权限的用户创建不同的视图，普通用户只能看到部分数据，保护了机密信息；开发人员可以通过视图简化复杂查询的编写。