MySQL8.0數(shù)據庫基礎教程(二)-理解"關系"

行者花雕 2022-04-13

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1 SQL 的哲學

形如 Linux 哲學一切都是文件，在 SQL 領域也有這樣一條至理名言

一切都是關系

2 關系數(shù)據庫

所謂關系數(shù)據庫（Relational database）是創(chuàng)建在關系模型基礎上的數(shù)據庫，借助于集合代數(shù)等數(shù)學概念和方法來處理數(shù)據庫中的數(shù)據。

現(xiàn)實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯(lián)系均用關系模型表示。現(xiàn)如今雖然對此模型有一些批評意見，但它還是數(shù)據存儲的傳統(tǒng)標準。標準數(shù)據查詢語言SQL就是一種基于關系數(shù)據庫的語言，這種語言執(zhí)行對關系數(shù)據庫中數(shù)據的檢索和操作。

關系模型由關系數(shù)據結構、關系操作集合、關系完整性約束三部分組成。

2.1 數(shù)據結構

表（關系Relation）
以列（值組Tuple）和行（屬性Attribute）的形式組織起來的數(shù)據的集合。一個數(shù)據庫包括一個或多個表（關系Relation）。例如，可能有一個有關作者信息的名為authors的表（關系Relation）。每行（屬性Attribute）都包含特定類型的信息，如作者的姓氏。每列（值組Tuple）都包含有關特定作者的所有信息：姓、名、住址等等。在關系型數(shù)據庫當中一個表（關系Relation）就是一個關系，一個關系數(shù)據庫可以包含多個表（關系Relation）
行
也稱為記錄（Record），代表了關系中的單個實體。
列
也稱為字段（Field），表示實體的某個屬性。表中的每個列都有一個對應的數(shù)據類型，常見的數(shù)據類型包括字符類型、數(shù)字類型、日期時間類型等。

2.2 操作集合

關系模塊中常用的操作包括：

增加（Create）
查詢（Retrieve）
更新（Update）
刪除（Delete）

其中，使用最多、也最復雜的操作就是數(shù)據查詢，具體來說包括

選擇（Selection）
投影（Projection）
并集（Union）
交集（Intersection）
差集（exception）
笛卡兒積（Cartesian product）
...

2.3 完整性約束

完整性約束包括

2.3.1 實體完整性(Entity integrity)

實體完整性（是關系模型中數(shù)據庫完整性三項規(guī)則的其中之一。實體完整性這項規(guī)則要求每個數(shù)據表都必須有主鍵，而作為主鍵的所有欄位，其屬性必須是獨一及非空值。

在關系數(shù)據庫中，唯一標識每一行數(shù)據的字段稱為主鍵（Primary Key），主鍵字段不能為空。每個表有且只能有一個主鍵。

2.3.2 參照完整性

又稱引用完整性，是數(shù)據的屬性，用以表明引用的有效。參照的完整性不允許關系中有不存在的實體引用。參照完整性與實體完整性二者，皆是關系模型必須滿足的完整性約束條件，其目的在于保證數(shù)據的一致性。

外鍵的參照完整性。

外鍵（Foreign Key）代表了兩個表之間的關聯(lián)關系
比如員工屬于某個部門；因此員工表中存在部門編號字段，引用了部門表中的部門編號字段。對于外鍵引用，被引用的數(shù)據必須存在，員工不可能屬于一個不存在的部門；刪除某個部門之前，也需要對部門中的員工進行相應的處理。

2.3.3 用戶定義完整性

基于業(yè)務需要自定義的約束。

非空約束（NOT NULL）
確保了相應的字段不會出現(xiàn)空值，例如員工一定要有姓名
唯一約束（UNIQUE）
用于確保字段中的值不會重復，每個員工的電子郵箱必須唯一
檢查約束（CHECK）
可以定義更多的業(yè)務規(guī)則，例如，薪水必須大于 0 ，字符必須大寫等
默認值（DEFAULT）
用于向字段中插入默認的數(shù)據。

MySQL 中只有 InnoDB 存儲引擎支持外鍵約束；MySQL 8.0.16 增加了對檢查約束的支持。因此我們強大的 MySQL 支持以上所有約束。

從 MySQL 5.5 開始默認使用 InnoDB 存儲引擎，支持事務處理（ACID）、行級鎖定、故障恢復、多版本并發(fā)控制（MVCC）以及外鍵約束等

3 SQL：面向集合編程

3.1 語法特性

SQL 是一種聲明性的編程語言，語法接近于自然語言（英語）。通過幾個簡單的英文單詞，例如 SELECT、INSERT、UPDATE、CREATE、DROP 等，完成大部分的數(shù)據庫操作。

簡單的查詢示例

可以看出，SQL 簡單直觀。
以上查詢中的 SELECT、FROM 等稱為關鍵字（也稱為子句），一般大寫
表名、列名等內容一般小寫
分號（;）表示語句的結束

SQL 語句不區(qū)分大小寫，但是遵循一定的規(guī)則可以讓代碼更容易閱讀。

SQL 是一種聲明式的語言，聲明式語言的主要思想是告訴計算機想要什么結果（what），但不指定具體怎么做。這類語言還包括 HTML、正則表達式以及函數(shù)式編程等。

3.2 面向集合

對于 SQL 語句而言，它所操作的對象是一個集合（表），操作的結果也是一個集合（表）。例如以下查詢：

SELECT emp_id, emp_name, salary
  FROM employee;

其中 employee 是一個表，它是該語句查詢的對象；同時，查詢的結果也是一個表。所以，我們可以繼續(xù)擴展該查詢：

SELECT emp_id, emp_name, salary
  FROM (
       SELECT emp_id, emp_name, salary
         FROM employee
       ) dt;

我們將括號中的查詢結果（取名為 dt）作為輸入值，傳遞給了外面的查詢；最終整個語句的結果仍然是一個表。

SQL 中的查詢可以完成各種數(shù)據操作，例如過濾轉換、分組匯總、排序顯示等；但是它們本質上都是針對表的操作，結果也是表。

不僅僅是查詢語句，SQL 中的插入、更新和刪除都以集合為操作對象。我們再看一個插入數(shù)據的示例：

CREATE TABLE t(id INTEGER);

-- 適用于 MySQL、SQL Server 以及 PostgreSQL
INSERT INTO t(id)
VALUES (1), (2), (3);

我們首先使用 CREATE TABLE 語句創(chuàng)建了一個表，然后使用 INSERT INTO 語句插入數(shù)據。在執(zhí)行插入操作之前，會在內存中創(chuàng)建一個包含 3 條數(shù)據的臨時集合（表），然后將該集合插入目標表中。由于我們通常一次插入一條數(shù)據，以為是按照數(shù)據行進行插入；實際上，一條數(shù)據也是一個集合，只不過它只有一個元素而已。

UNION ALL 是 SQL 中的并集運算，用于將兩個集合組成一個更大的集合。此外，SQL 還支持交集運算（INTERSECT）、差集運算（EXCEPT）以及笛卡兒積（Cartesian product）