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《SQL必知必会》读书笔记

SQL数据库开发

共 11387字，需浏览 23分钟

 ·

2021-05-10 14:05

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本篇文章是 《SQL 必知必会》 的读书笔记，SQL必知必会的英文名叫做 Sams Teach Yourself in 10 Minutes。但是，我肯定是不能够在10分钟就能学会本书所有涉及到的sql，所以就起个名字叫30分钟学会SQL语句。

目前手边的数据库是 mysql，所以以下示例均是由 mysql 演示。由于现在大部分工具都支持语法高亮，所以以下关键字都使用小写。


准备

工具

mycli，一个使用python编写的终端工具，支持语法高亮，自动补全，多行模式，并且如果你熟悉vi的话，可以使用vi-mode快速移动，编辑。总之，vi + mycli 简直是神器！

同样， postgreSQL 可以使用pgcli。

  1. pip install -U mycli    # 默认你已经安装了pip

样例表

示例中有两个表，分为 student 学生表与 class 班级表。student 表中有 class_id 关联 class 表。以下是两个表数据的 sql。另外，最后有三道小练习题会用到样例表。


create table class
( id int(11) not null auto_increment,
  name varchar(50) not null,
  primary key (id)
);

create table student
( id int(11) not null auto_increment,
  name varchar(50) not null,
  age smallint default 20,
  sex enum('male', 'famale'),
  score tinyint comment '入学成绩',
  class_id int(11),
  createTime timestamp default current_timestamp,
  primary key (id),
  foreign key (class_id) references class (id)
);


insert into class (name)
values ('软件工程'), ('市场营销');

insert into student (name, age, sex, score, class_id)
values ('张三', 21, 'male', 100, 1);

insert into student (name, age, sex, score, class_id)
values ('李四', 22, 'male', 98, 1);

insert into student (name, age, sex, score, class_id)
values ('王五', 22, 'male', 99, 1);

insert into student (name, age, sex, score, class_id)
values ('燕七', 21, 'famale', 34, 2);

insert into student (name, age, sex, score, class_id)
values ('林仙儿', 23, 'famale', 78, 2);

（提示：可以左右滑动代码）


SQL 基础

术语
Database
数据库值一系列有关联数据的集合，而操作和管理这些数据的是DBMS，包括MySQL，PostgreSQL，MongoDB，Oracle，SQLite等等。RDBMS 是基于关系模型的数据库，使用 SQL 管理和操纵数据。另外也有一些 NoSQL 数据库，比如 MongoDB。因为NoSQL为非关系型数据库，一般不支持join操作，因此会有一些非正则化(denormalization)的数据，查询也比较快。

Table
具有特定属性的结构化文件。比如学生表，学生属性有学号，年龄，性别等。schema (模式) 用来描述这些信息。 NoSQL 不需要固定列，一般没有 schema，同时也利于垂直扩展。

Column
表中的特定属性，如学生的学号，年龄。每一列都具有数据类型。

Data Type
每一列都具有数据类型，如 char, varchar，int，text，blob, datetime，timestamp。根据数据的粒度为列选择合适的数据类型，避免无意义的空间浪费。如下有一些类型对比
  • char, varchar 需要存储数据的长度方差小的时候适合存储char，否则varchar。 varchar 会使用额外长度存储字符串长度，占用存储空间较大。两者对字符串末尾的空格处理的策略不同，不同的DBMS又有不同的策略，设计数据库的时候应当注意到这个区别。
  • datetime, timestamp datetime 存储时间范围从1001年到9999年。 timestamp 保存了自1970年1月1日的秒数，因为存储范围比较小，自然存储空间占用也比较小。日期类型可以设置更新行时自动更新日期，建议日期时间类型根据精度存储为这两个类型。如今 DBMS 能够存储微秒级别的精度，比如 mysql 默认存储精度为秒，但可以指定到微秒级别，即小数点后六位小数
  • enum 对于一些固定，不易变动的状态码建议存储为 enum 类型，具有更好的可读性，更小的存储空间，并且可以保证数据有效性。

小问题：如何存储IP地址？

Row

数据表的每一行记录。如学生张三。


检索数据
# 检索单列
select name from student;

# 检索多列
select name, age, class from student;

# 检索所有列
select * from student;

# 对某列去重
select distinct class from student;

# 检索列-选择区间
# offset 基数为0，所以 `offset 1` 代表从第2行开始
select * from student limit 1, 10;
select * from student limit 10 offset 1;


排序

默认排序是 ASC，所以一般升序的时候不需指定，降序的关键字是 DESC。使用 B-Tree 索引可以提高排序性能，但只限最左匹配。关于索引可以查看以下 FAQ。

# 检索单列
select name from student;

# 检索多列
select name, age, class from student;

# 检索所有列
select * from student;

# 对某列去重
select distinct class from student;

# 检索列-选择区间
# offset 基数为0，所以 `offset 1` 代表从第2行开始
select * from student limit 1, 10;
select * from student limit 10 offset 1;


数据过滤
# 找到学号为1的学生
select * from student where number = 1;

# 找到学号为在 [1, 10] 的学生(闭区间)
select * from student where number between 1 and 10;

# 找到未设置电子邮箱的学生
# 注意不能使用 =
select * from student where email is null;

# 找到一班中大于23岁的学生
select * from student where class_id = 1 and age > 23;

# 找到一班或者大于23岁的学生
select * from student where class_id = 1 or age > 22;

# 找到一班与二班的学生
select * from student where class_id in (1, 2);

# 找到不是一班二班的学生
select * from student where class_id not in (1, 2);


计算字段

CONCAT

select concat(name, '(', age, ')') as nameWithAge from student;

select concat('hello', 'world') as helloworld;


Math

select age - 18 as relativeAge from student;

select 3 * 4 as n;


更多函数可以查看 API 手册，同时也可以自定义函数(User Define Function)。

可以直接使用 select 调用函数

select now();
select concat('hello', 'world');


数据汇总

聚集函数，一些对数据进行汇总的函数，常见有 COUNT， MIN， MAX， AVG， SUM 五种。

# 统计1班人数
select count(*) from student where class_id = 1;


数据分组

使用 group by 进行数据分组，可以使用聚合函数对分组数据进行汇总，使用 having 对分组数据进行筛选。

# 按照班级进行分组并统计各班人数
select class_id, count(*) from student group by class_id;

# 列出大于三个学生的班级
select class_id, count(*) as cnt from student
group by class_id having cnt > 3;


子查询
# 列出软件工程班级中的学生
select * from student where class_id in (
  select id from class where class_id = '软件工程'
);


关联联接

虽然两个表拥有公共字段便可以创建联接，但是使用外键可以更好地保证数据完整性。比如当对一个学生插入一条不存在的班级的时候，便会插入失败。一般来说，联接比子查询拥有更好的性能。

# 列出软件工程班级中的学生
select * from student, class
where student.class_id = class.id and class.name = '软件工程';


内联接

内联接又叫等值联接。

# 列出软件工程班级中的学生
select * from student
inner join class on student.class_id = class.id
where class.name = '软件工程';


自联接

# 列出与张三同一班级的学生
select * from student s1
inner join student s2 on s1.class_id = s2.class_id
where s1.name = '张三';


外联接

--列出每个学生的班级，弱没有班级则为null
select name, class.name from student
left join class on student.class_id = class.id;


插入数据

可以采用以下方法插入一条数据，不过严重依赖表中列的顺序关系，推荐指定列名插入数据，并且可以插入部分列。

# 插入一条数据
insert into student values(8, '陆小凤', 24, 1, 3);

insert into student(name, age, sex, class_id)
values(9, '花无缺', 25, 1, 3);


修改数据

更新

# 修改张三的班级
update student set class_id = 2 where name = '张三';


删除

# 删除张三的数据
delete from student where name = '张三';

# 删除表中所有数据
delete from student;

# 更快地删除表中所有数据
truncate table student;


创建表与更新表
# 创建学生表
create table student (
  id int(11) not null auto_increment,
  name varchar(50) not null,
  age smallint default 20,
  sex enum('male', 'famale'),
  score tinyint comment '入学成绩',
  class_id int(11),
  createTime timestamp default current_timestamp,
  primary key (id),
  foreign key (class_id) references class (id)
);

# 根据旧表创建新表
create table student_copy as select * from student;

# 删除 age 列
alter table student drop column age;

# 添加 age 列
alter table student add column age smallint;

# 删除学生表
drop table student;


视图

视图是一种虚拟的表，便于更好地在多个表中检索数据，视图也可以作写操作，不过最好作为只读。在需要多个表联接的时候可以使用视图。

create view v_student_with_classname as
select student.name name, class.name class_name
from student left join class
where student.class_id = class.id;

select * from v_student_with_classname;


约束

primiry key

任意两行绝对没有相同的主键，且任一行不会有两个主键且主键绝不为空。使用主键可以加快索引。

alter table student add constraint primary key (id);


foreign key

外键可以保证数据的完整性。有以下两种情况。

  • 插入张三丰5班到student表中会失败，因为5班在class表中不存在。

  • class表删除3班会失败，因为陆小凤和楚留香还在3班。

alter table student add constraint 
foreign key (class_id) references class (id);


unique key

唯一索引保证该列值是唯一的，但可以允许有null。

alter table student add constraint unique key (name);


check

检查约束可以使列满足特定的条件，如果学生表中所有的人的年龄都应该大于0。

不过很可惜mysql不支持，可以使用触发器代替

alter table student add constraint check (age > 0);


index

索引可以更快地检索数据，但是降低了更新操作的性能。

create index index_on_student_name on student (name);

alter table student add constraint key(name );


触发器

可以在插入，更新，删除行的时候触发事件。

# 创建触发器
# 比如mysql中没有check约束，可以使用创建触发器，当插入数据小于0时，置为0。
create trigger reset_age before insert on student for each row
begin
  if NEW.age < 0 then
    set NEW.age = 0;
  end if;
end;

# 打印触发器列表
show triggers;


存储过程

存储过程可以视为一个函数，根据输入执行一系列的 sql 语句。存储过程也可以看做对一系列数据库操作的封装，一定程度上可以提高数据库的安全性。

# 创建存储过程
create procedure create_student(name varchar(50))
begin
  insert into students(name) values (name);
end;

# 调用存储过程
call create_student('shanyue');



SQL 练习

1. 根据班级学生的分数进行排名，如果分数相等则为同一名次

select id, name, score, (
  select count(distinct score) from student s2 
where s2.score >= s1.score
) as rank
from student s1 
order by s1.score desc;

在where以及排序中经常用到的字段需要添加Btree索引，因此 score 上可以添加索引。

Result:

idnamescorerank
1张三1001
3王五992
2李四983
5林仙儿784
4燕七345


2. 写一个函数，获取第 N 高的分数
create function getNthHighestScore(N int) return int
begin
  declare M int default N-1;
  return (
    select distinct score from student 
    order by score desc limit M, 1;
  )
end;

select getNthHighestScore(2);

Result:

getNthHighestScore(2)
99


3. 检索每个班级分数前两名学生，并显示排名
select 
class.id class_id, 
class.name class_name, 
s.name student_name, 
score, 
rank
from (
  select *, 
(
    select count(distinct score) from student s2 
where s2.score >= s1.score 
and s2.class_id = s1.class_id
  ) as rank 
from student s1
) as s 
left join class on s.class_id = class.id 
where rank <= 2;

--如果不想在from中包含select子句，也可以像如下检索，不过不显示排名
select 
class.id class_id, 
class.name class_name, 
s1.name name, 
score
from student s1 
left join class on s1.class_id = class.id
where (
select count(*) from student s2 
where s2.class_id = s1.class_id 
and s1.score <= s2.score) <= 2
order by s1.class_id, score desc;


Result:

class_namestudent_namescorerank
软件工程张三1001
软件工程王五992
市场营销燕七342
市场营销林仙儿781


FAQ

1. inner join 与 outer join 的区别是什么

2. 如何根据一个表的数据更新另一个表

比如以上 student 表保存着成绩，另有一表 score_correct 内存因失误而需修改的学生成绩。

在mysql中，可以使用如下语法

update 
student, 
score_correct 
set student.score = score_correct.score 
where student.id = score_correct.uid;


3. 索引是如何工作的

简单来说，索引分为 hash 和 B-Tree 两种。hash 查找的时间复杂度为O(1)。B-Tree 其实是 B+Tree，一种自平衡多叉搜索数，自平衡代表每次插入和删除数据都会需要动态调整树高，以降低平衡因子。B+Tree 只有叶子节点会存储信息，并且会使用链表链接起来。因此适合范围查找以及排序，不过只能搜索最左前缀，如只能索引以 a开头的姓名，却无法索引以 a结尾的姓名。另外，Everything is trade off。B+Tree的自平衡特性保证能够快速查找的同时也降低了更新的性能，需要权衡利弊。

4. 如何联接多个行的字段

在mysql中，可以使用 group_concat

select group_concat(name) from student;


5. 如何在一个sql语句中插入多行数据

values 使用逗号相隔，可以插入多行数据

insert into student(id, name) values (), (), ()


6. 如何在 select中使用条件表达式

示例，在student表中，查询所有人成绩，小于60则显示为0

select id, name, if(score < 60, 0, score) score from student;


7. 如何找到重复项
select name, sex, count(*) times from student
group by name, sex
having times > 1;


8. 什么是SQL注入

如有一条查询语句为

"select * from (" + table + ");"


当table取值 student);drop table student;-- 时，语句变为了，会删掉表，造成攻击。

"select * from (student); drop table student; --);"


来源：https://segmentfault.com/p/1210000011760973/read


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