数据库原理与应用

## 数据库原理与应用

### 一、数据管理技术的发展

#### 人工管理

##### 背景

- 20世纪50年代中期以前
- 数据处理方式：批处理
- 计算机主要用于科学计算
- 硬件：外部存储器只有磁带、卡片和纸带等
- 软件：没有出现操作系统，无数据管理方面的软件

##### 特点

- 数据面向应用
- 数据不保存
- 数据不能共享
- 不具有数据独立性

#### 文件系统管理

##### 背景

- 20世纪50年代末到60年代中期
- 计算机大量用于数据管理
- 硬件：磁盘、磁鼓等直接存取设备
- 软件：操作系统中文件系统专门管理数据
- 数据处理方式：不仅能进行批处理，还能进行联机实时处理

##### 特点

- 由文件系统管理数据
- 数据可以长期保存
- 数据是面向应用的
- 数据共享性
- 数据独立性

#### 数据库系统管理

##### 背景

- 20世纪60年代后期
- 管理的数据对象、应用泛微、数据量、处理速度和共享性需求变化
- 硬件：大容量磁盘、光盘价格下降
- 软件：价格上升，编制和维护成本增加
- 数据处理：要求更高的联机实时处理，出现分布处理

##### 特点

- 采用数据模型组织数据
- 数据面向整个应用领域
- 数据具有独立性

### 二、各类名词基本概念

#### 数据库

数据库（Database——DB）是长期存储在计算机内、有组织的、统一管理的、可共享的相关数据的集合，是一个存放数据的仓库

#### 数据库管理系统

数据库管理系统（Database Management System——DBMS）为用户或应用程序提供访问数据库的途径，包括数据库的定义、操纵、组织、存储和管理、事务管理和运行管理等功能

#### 数据库系统

数据库系统（Database System——DBS）是采用数据库技术存储、维护数据，向应用系统提供数据支持的计算机硬件、软件和数据资源组成的系统

![](D:\铁骑\DB\数据库系统.png)

#### 体系结构

##### 三级模式结构

1. 外模式
2. 概念模式
3. 内模式

### 三、关系数据库标准查询语言

#### 基本表的定义

SQL语言通过定义一个关系所对应的基本表来完成关系模式的定义。基本表的定义包括基本表的创建、修改和删除

##### 创建和打开数据库

```sql
CREATE DATABASE <数据库名> ;
USE <数据库名> ;
```

每个数据库至少包含**数据文件（.MDF）**和**日志文件（.LDF）**

##### 创建关系表

```sql
CREATE TABLE <表名>
(
    <属性列名1> <数据类型> [列级完整性约束条件]
    [,<属性列名1> <数据类型> [列级完整性约束条件], ...]
    [,表级完整性约束条件]
)
```

###### 数据类型

| 数据类型     | 含义                                   |
| ------------ | -------------------------------------- |
| char(n)      | 长度为n的定长字符串                    |
| varchar(n)   | 最大长度为n的变长字符串                |
| int          | 长整数                                 |
| smallint     | 短整数                                 |
| real         | 取决于机器精度的浮点数                 |
| float(n)     | 浮点数，精度至少为n位                  |
| numeric(p,d) | 定位数，由p位数字组成，小数后有d位数字 |
| decimal(p,d) | 定位数，由p位数字组成，小数后有d位数字 |
| date         | 日期，包含年、月、日，格式为YYYY-MM-DD |
| time         | 时间，包含时、分、秒，格式为HH:MM:SS   |

##### 修改基本表结构

###### 增加列或表约束规则

```sql
ALTER TABLE <表名>
	ADD <属性列名> <数据类型> [完整性约束]|[完整性约束]
```

###### 修改原有列属性

```sql
ALTER TABLE <表名>
	ALTER COLUMN <属性列名> <数据类型>
```

###### 删除原有的列或约束规则

```sql
ALTER TABLE <表名>
	DROP {[CONSTRAINT]<完整性约束>|
			COLUMN <列名> [CASCADE|RESTRICT]}

# RESTRICT：在没有视图或约束引用该属性列时，该列才能被删除
# CASCADE：级联删除时使用，将所有引用该列的视图和约束同时删除
```

##### 数据查询的语句格式

完整的数据查询语句格式

```sql
SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>, ...]
FROM <表名或视图名1> [,<表名或视图名2>, ...]
[WHERE <元素选择条件表达式>]
[GROUP BY <属性列名1> [,<属性列名2>, ...] [HAVING <组选择条件表达式>]]
[ORDER BY <目标列名1> [ASC|DESC] [,<目标列名1> [ASC|DESC], ...]]
```

###### 投影属性列

```sql
SELECT <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>, ...]
FROM <表名>
```

查询结果中属性的显示顺序和语句中的排列顺序相同

###### 去除重复元组

```sql
SELECT DISTINCT <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>, ...]
FROM <表名>
```

删除查询结果中的重复行

###### 查询结果的计算

使用聚集函数对查询结果进行统计

聚合函数包括

###### 目标列命名

使用AS选项或赋值运算符"="来给查询结果列命名，也可将AS省略用空格隔开，需要注意的是"="不是标准的SQL语法，在MySQL的某些版本中不可用

###### 查询结果的排序

默认ASC升序排列可不写，DESC降序排列，如果多多列进行排序，按所写顺序列第一列相同的再依次进行后续排序，依次类推

```sql
SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>, ...]
FROM <表名>
ORDER BY <目标列名1> [ASC|DESC] [,<目标列名1> [ASC|DESC], ...]
```

###### 运算符及谓词的使用

| 运算方式 | 语法               |
| -------- | ------------------ |
| 算术运算 | +,-,*,/,%(取余)    |
| 比较运算 | =,<>(!=),>=,>,<=,< |
| 逻辑运算 | AND,OR,NOT         |

**谓词：**

- [NOT] BETWEEN ... AND  （边界值包括在内）
- [NOT] LIKE   (通配符"_",代表任意一个单字符;"%"代表任意长度的字符;查询内容包含通配符的需使用'斜杠+通配符' ESCAPE '斜杠'进行转义）
- [NOT] IN  用于判断一个值是否属于一个集合
- IS  [NOT] NULL

**优先级：**  算术运算>比较运算>谓词运算>逻辑运算

###### 聚集函数和分组查询

```sql
SELECT [ALL|DISTINCT] <目标列表达式1> [,<目标列表达式2>, ...]
FROM <表名或视图名1> [,<表名或视图名2>, ...]
[GROUP BY <属性列名1> [,<属性列名2>, ...] [HAVING <组选择条件表达式>]]
```

- 依次按属性列名1，属性列名2，...的值进行分组
- HAVING子句对分组进行筛选
- 聚集函数将以每一分组中的元组为计算对象