数据库基础知识--数据库知识的一些小总结

       数据库是长期存储在计算机内有组织的大量的共享的数据集合。它可以提供各种用户分享，具有最小冗余度和较高的数据独立性。

一、数据模型

      根据模型应用目的的不同，数据模型分为两类，第一类是概念模型，第二类是逻辑模型和物理模型。

      概念模型，也称信息模型，它是按用户的观点来对数据和信息建模，主要用于数据库设计。

      逻辑模型主要包括层次模型，网状模型，关系模型，面向对象模型和对象关系模型等。

      物理模型是对数据最底层的抽象，它描述数据在系统内部的表示方法和存取方法，在磁盘或磁带上的存储方式和存取方法，是面向计算机系统的。

     关系模型中数据的逻辑结构是一张二维表，或者说关系的数据结构就是一张表。关系数据模型的数据操作主要包括查询、插入、删除和更新数据。

二、主键和外键

     若关系（二维表）中的某一属性组的值能唯一标识一个元组，则该属性组称为候选码，若一个表中有多个候选码，则可选定其中一个为主键。

     如果关系模式R的某属性集不是R的主键，而是另一个关系R1的主键，则该属性集是关系模式R的外键。

     关系模型的实体完整性规则：若属性A是基本关系R的主属性，则A不能取空值。即：主键不能为空。

     关系模型的参照完整性规则：若属性F是某基本关系R的外键，且它与基本关系R1的主键相对应，则对于R中，每个F上的值或为空值或者等于R1中的主键值。

     关系模型有三类完整性约束：实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性。

三、事务

      事务指的是用户定义的一个数据库操作序列，这些操作要么全做要么全不做，是一个不可分割的工作单位。

      事务有四个特性：原子性（Atomicity）、一致性（Consistency）、隔离性（Isolation）和持续性（Durability）。这四个特性简称为ACID特性。

四、索引

      索引是对数据库表中一列或多列的值进行排序的一种结构，使用索引可快速访问数据表中的特定信息。

      为表设置索引是需要付出代价的，比如：一、增加了数据库的存储空间；二、在插入和修改数据时要花费较多的时间。

语句格式:
      CREATE [UNIQUE] [CLUSTERED] INDEX <索引名> ON <表名>(<列名>[<次序>][,<列名>[<次序>] ]…);

      例子：

      1）在表Student（学生信息表）上岸Sno（学号）降序建立唯一索引

CREATE UNIQUE INDEX Stusno ON Student(Sno desc);

     2）删除Student表的Stusno索引

ALTER TABLE Student DROP INDEX Stusno;

     3）数据库中索引的作用

      创建索引可以大大提高系统的性能。

      1.通过创建唯一性索引，可以保证数据库表中每一行数据的唯一性。

      2.可以大大加快数据的检索速度，这也是创建索引的最主要原因。

      3.可以加速表和表之间的连接，特别是在实现数据的参照完整性方面有很大的意义。

      4.在使用分组和排序子句进行数据检索时，同样可以显著减少查询中分组和排序的时间。

      5.通过使用索引，可以在查询的过程中，使用优化隐藏器，提高系统的性能。

      4）建立索引的缺点

      1.创建索引和维护索引要耗费时间，这种时间随着数据量的增加而增加。

      2.索引需要占物理空间，除了数据表占数据空间之外，每一个索引还要占一定的物理空间，如果要建立聚簇索引，那么需要的空间就会更大。

      3.当对表中的数据进行增加、删除和修改的时候，索引也要动态的维护，这样就降低了数据的维护速度。

      5）在哪些列上建立索引？

      1.在经常需要搜索的列上创建索引，可以加快搜索的速度。

      2.在作为主键的列上创建索引，强制该列的唯一性和组织表中数据的排列顺序。

      3.在经常用在连接的列上创建索引，这些列主要是一些外键，可以加快连接的速度。

      4.把经常需要根据范围进行索引的列上创建索引，因为索引已经排序，其指定的范围是连续的。

      5.在经常使用在where的子句汇总的列上创建索引，加快条件的判断速度。

     6）在哪些列上不应该建立索引？

     1.对于那些在查询中很少使用的列不应该创建索引。

     2.对于那些只有很少数据值的列也不应该创建索引。

     3.对于那些定义为text和bit等数据类型的列不应该创建索引。

     4.当修改操作远远大于检索操作时，不应该创建索引。

五、视图

     视图是从一个或几个基本表导出的表。它与基本表不同，是一个虚表。数据库中只存放视图的定义，而不存放视图对应的数据，这些数据仍存放在原来的基本表中。所以基本表中的数据发生变化，从视图查询出的数据也就随之改变了。从这个意义上说，视图就像一个窗口，透过它可以看到数据库中自己感兴趣的数据以及变化。

六、锁

      1）共享锁（S锁）：
　　如果事务T对数据A加上共享锁后，则其他事务只能对A再加共享锁，不能加排他锁。获准共享锁的事务只能读数据，不能修改数据。

      2）排他锁（X锁）：
　　如果事务T对数据A加上排他锁后，则其他事务不能再对A加任任何类型的*。获准排他锁的事务既能读数据，又能修改数据。

七、SQL语句

1、数据定义

    1）定义基本表

create table <表名> (<列名><数据类型>[<列级完整性约束>]
                   [{,<列名><数据类型>[<列级完整性约束>]}]
                    ……
                   [{, [<表级完整性约束>]}]

    如建立一个学生信息表Student：

--建立学生表Student
 CREATE TABLE Student
 (
    Sno char(5) primary key,  /*设置主键*/
    Sname char(20),           /*sname取唯一值*/
    Ssex char(2),
    Sage smallint,    /*smallint：4字节整数/2字节整数，8字节/4字节，存放货币类型，值为-2^63~2^63-1*/
    Sdept char(15)
 )

--建立课程表Course
 CREATE TABLE Course
 (
    Cno char(5) primary key,  /*设置主键*/
    Cname char(20),        
    Cpno char(4),
    Ccredit smallint,    /*smallint：4字节整数/2字节整数，8字节/4字节，存放货币类型，值为-2^63~2^63-1*/
 )

       其他完整性约束
           not null：该属性不允许空值。
           nuique：可以为空值，但不允许有重复值。
           check（P）：关系中所有元组必须满足P 。

     2）修改基本表

     一般格式如下：

ALTER TABLE <表名>
[ADD <新列名> <数据类型>[完整性约束]]
[DROP <完整性约束>]
[MODIFY COLUMN <列名><数据类型>]

     例如：

 --在student表中增加入学时间
 alter table Student
   add s_entrance datetime    /*datetime为日期类型*/
 
 --修改student表中的sage数据类型
 alter table Student
   alter column sage int

     3）删除基本表

      当某个基本表不再需要时，可以使用DROP TABLE语句删除它。一般格式如下：

DROP TABLE <表名> [RESTRICT| CASCADE];

     若选择RESTRICT，则该表的删除是有限制条件的：欲删除的表不能被其他表的玉树所引用，不能有视图，不能有触发器，不能有存储过程或函数等。如果存在这些以来该表的对象，则该表不能被删除。

     若选择CASCADE，则该表的删除没有限制条件。在删除该表的同时，相关的依赖条件，如视图，都将一起被删除。

 2、数据查询

     数据库查询是数据库的核心操作。其一般格式如下：

SELECT [ALL|DISTINCE] <目标表达式> [,<目标表达式>]…
FROM <表名或者视图名> [,<表名或视图名>]…
[WHERE <条件表达式>]
[GROUP BY <列名1> [HAVING <条件表达式>]]
[ORDER BY <列名2> [ASC|DESC]];

     1）选择表中的若干列

     语法：

SELECT 列名1,列名2 FROM 表名 WHERE 列名1 运算符  值

     运算符：

     例如：

      (1)查询全体学生的姓名、学号、所在系 

SELECT Sname, Sno, Sdept FROM Student; 

      结果表中的列的顺序与基表中不同，是按查询要求，先列出姓名属性，然后再列学号属性和所在系属性。 

     (2)查询计算机系全体学生的名单 

  SELECT Sname FROM Student WHERE Sdept = '计算机系'; 

     (3)查询年龄在20至23岁之间的学生的姓名、系别、和年龄 

    SELECT Sname, Sdept, Sage  FROM Student WHERE Sage BETWEEN 20 AND 23;  

     (4)查询年龄不在20至23岁之间的学生姓名、系别和年龄 

SELECT Sname, Sdept, Sage  FROM  Student WHERE Sage NOT BETWEEN 20 AND 23;  

     (5)查询既不是信息系、数学系，也不是计算机科学系的学生的姓名和性别 

 SELECT Sname, Ssex 　FROM Student 　 
    WHERE Sdept NOT IN ('信息系', '数学系', '计算机系')；  

      2)LIKE子句

      谓词LIKE可以用来进行字符串的匹配。其一般语法格式如下：  
      [NOT] LIKE '<匹配串>'

      其含义是查找指定的属性列值与<匹配串>相匹配的元组。<匹配串>可以是一个完整的字符串，也可以含有以下通配符。  

• %(百分号) 代表任意长度（长度可以为0）的字符串。 
•  _(下横线) 代表任意单个字符。  
• [ ]：匹配[ ]中的任意一个字符。 
• [^]：不匹配[ ]中的任意一个字符。 

      例如：

     （1）查所有姓林的学生的姓名、学号和性别    

SELECT Sname, Sno, Ssex FROM Student  WHERE  Sname  LIKE '林%';  

    （2）查名字中第二字为“大”或“小”的学生的姓名和学号 

SELECT  Sname,  Sno   FROM  Student  WHERE Sname LIKE  '__[大小]%';  

    （3）查询所不姓林的学生姓名 

SELECT  Sname, Sno, Ssex FROM Student WHERE Sname NOT LIKE '刘%'; 

    （4）例21 查询学号中最后一位不是2、3、5的学生情况 

  SELECT  *   FROM  Student  WHERE   Sno     LIKE  ‘%[^235]’;

      3）ORDER  BY子句

      对查询的结果按照一个或多个属性的升序或降序排列，默认值为升序。

     

      例如：

     （1）查询学生信息表的学号、姓名、年龄，并按Age升序排列

SELECT ID,Name,Age FROM Students ORDER BY Age ASC

     （2）查询学生信息，并按Age倒序排列

SELECT ID,Name,Age FROM Students ORDER BY Age DESC

      4）聚集函数

    COUNT([DISTINCT|ALL] *) 统计元组个数  
    COUNT([DISTINCT|ALL] <列名>) 统计一列中值的个数  
    SUM([DISTINCT|ALL] <列名>) 计算一列值的总和（此列必须是数值型） 
    AVG([DISTINCT|ALL] <列名>) 计算一列值的平均值（此列必须是数值型） 
    MAX([DISTINCT|ALL] <列名>) 求一列值中的最大值  
    MIN([DISTINCT|ALL] <列名>) 求一列值中的最小值 

     例如：

    （1）查询学生总人数     

SELECT COUNT(*)  FROM Student;  

    （2）查询选修了课程的学生人数 

SELECT COUNT(DISTINCT Sno)  FROM SC; 

     学生每选修一门课，在SC中都有一条相应的记录，而一个学生一般都要选修多门课程，为避免重复计算学生人数，必须在COUNT函数中用DISTINCT短语。 
    （3）计算1号课程的学生平均成绩  

SELECT AVG(Grade) FROM SC WHERE Cno='1';  

    （4）查询选修1号课程的学生最高分数 

 SELECT  MAX(Grade) FROM SC WHERE Cno='1';  

      5）GROUP BY子句

       GROUP  BY子句根据一个或多个属性的值来对元组进行分组，值相等的为一组。

       对查询结果分组的目的是为了细化聚集函数的作用对象。如果未对查询结果分组，集函数将作用于整个查询结果，即整个查询结果只有一个函数值。否则，集函数将作用于每一个组，即每一组都有一个函数值。  

      例如：

    （1）查询各个课程号与相应的选课人数   

SELECT Cno, COUNT(Sno) FROM SC  GROUP BY Cno; 

     该SELECT语句对SC表按Cno的取值进行分组，所有具有相同Cno值的元组为一组，然后对每一组作用集函数COUNT以求得该组的学生人数。

   （2）查询信息系选修了3门以上课程的学生的学号 

SELECT Sno  FROM SC  WHERE  Sdept=‘信息系’ GROUP BY Sno  HAVING COUNT(*)>3; 

     选修课程超过3门的信息系学生的学号，首先需要通过WHERE子句从基本表中求出信息系的学生。然后求其中每个学生选修了几门课，为此需要用GROUP BY子句按Sno进行分组，再用集函数COUNT对每一组计数。如果某一组的元组数目大于3，则表示此学生选修的课超过3门，应将他的学生号选出来。HAVING短语指定选择组的条件，只有满足条件（即元组个数>3）的组才会被选出来。