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图解 SQL,这也太秀了吧_sql数据库结构图

moboyou 2025-03-02 23:37 39 浏览

原文链接:
https://blog.csdn.net/horses/article/details/104553075


在计算机领域有许多伟大的设计理念和思想,例如:

  • 在 Unix 中,一切皆文件。
  • 在面向对象的编程语言中,一切皆对象。

关系数据库同样也有自己的设计思想:在 SQL 中,一切皆关系

关系模型

关系模型(Relational model)由 E.F.Codd 博士于 1970 年提出,以集合论中的关系概念为基础;无论是现实世界中的实体对象还是它们之间的联系都使用关系表示。我们在数据库系统中看到的关系就是二维表(Table),由行(Row)和列(Column)组成。因此,也可以说关系表是由数据行构成的集合。

关系模型由数据结构、关系操作、完整性约束三部分组成。

  • 关系模型中的数据结构就是关系表,包括基础表、派生表(查询结果)和虚拟表(视图)。
  • 常用的关系操作包括增加、删除、修改和查询(CRUD),使用的就是 SQL 语言。其中查询操作最为复杂,包括选择(Selection)、投影(Projection)、并集(Union)、交集(Intersection)、差集(Exception)以及笛卡儿积(Cartesian product)等。
  • 完整性约束用于维护数据的完整性或者满足业务约束的需求,包括实体完整性(主键约束)、参照完整性(外键约束)以及用户定义的完整性(非空约束、唯一约束、检查约束和默认值)。我们今天的主题是关系操作语言,也就是 SQL。本文使用的示例数据来源于:https://blog.csdn.net/horses/article/details/86518676

面向集合

SQL(结构化查询语言)是操作关系数据库的标准语言。SQL 非常接近英语,使用起来非常简单。它在设计之初就考虑了非技术人员的使用需求,我们通常只需说明想要的结果(What),而将数据处理的过程(How)交给数据库管理系统。所以说,SQL 才是真正给人用的编程语言!

接下来我们具体分析一下关系的各种操作语句;目的是为了让大家能够了解 SQL 是一种面向集合的编程语言,它的操作对象是集合,操作的结果也是集合。

在关系数据库中,关系、表、集合三者通常表示相同的概念。

SELECT

下面是一个简单的查询语句:

SELECT?employee_id, first_name, last_name, hire_date
?FROM?employees;

它的作用就是从 employees 表中查询员工信息。显然,我们都知道 FROM 之后是一个表(关系、集合)。不仅如此,整个查询语句的结果也是一个表。所以,我们可以将上面的查询作为表使用:

SELECT?*
?FROM?(SELECT?employee_id, first_name, last_name, hire_date
? ? ? ? ?FROM?employees)?t;

括号内的查询语句被称为派生表,我们给它指定了一个别名叫做 t。同样,整个查询结果也是一个表;这就意味着我们可以继续嵌套,虽然这么做很无聊。

我们再看一个 PostgreSQL 中的示例:

-- PostgreSQL
SELECT?*
?FROM?upper('sql');
|?upper?|
|-------|
|???SQL?|

upper() 是一个大写转换的函数。它出现在 FROM 子句中,意味着它的结果也是一个表,只不过是 1 行 1 列的特殊表。

SELECT 子句用于指定需要查询的字段,可以包含表达式、函数值等。SELECT 在关系操作中被称为投影(Projection),看下面的示意图应该就比较好理解了。


除了 SELECT 之外,还有一些常用的 SQL 子句。

WHERE 用于指定数据过滤的条件,在关系运算中被称为选择(Selection),示意图如下:

ORDER BY 用于对查询的结果进行排序,示意图如下:

总之,SQL 可以完成各种数据操作,例如过滤、分组、排序、限定数量等;所有这些操作的对象都是关系表,结果也是关系表。

在这些关系操作中,有一个比较特殊,就是分组。

GROUP BY

分组( GROUP BY)操作和其他的关系操作不同,因为它改变了关系的结构。来看下面的示例:

SELECT?department_id,?count(*),?first_name
?FROM?employees
GROUP?BY?department_id;

该语句的目的是按照部门统计员工的数量,但是存在一个语法错误,就是 first_name 不能出现在查询列表中。原因在于按照部门进行分组的话,每个部门包含多个员工;无法确定需要显示哪个员工的姓名,这是一个逻辑上的错误。

所以说,GROUP BY 改变了集合元素(数据行)的结构,创建了一个全新的关系。分组操作的示意图如下:

尽管如此,GROUP BY 的结果仍然是一个集合。

UNION

SQL 面向集合特性最明显的体现就是 UNION(并集运算)、INTERSECT(交集运算)和 EXCEPT/MINUS(差集运算)。

这些集合运算符的作用都是将两个集合并成一个集合,因此需要满足以下条件:

  • 两边的集合中字段的数量和顺序必须相同;
  • 两边的集合中对应字段的类型必须匹配或兼容。具体来说,UNION 和 UNION ALL 用于计算两个集合的并集,返回出现在第一个查询结果或者第二个查询结果中的数据。它们的区别在于 UNION 排除了结果中的重复数据,UNION ALL 保留了重复数据。下面是 UNION 操作的示意图:

INTERSECT 操作符用于返回两个集合中的共同部分,即同时出现在第一个查询结果和第二个查询结果中的数据,并且排除了结果中的重复数据。INTERSECT 运算的示意图如下:

EXCEPT 或者 MINUS 操作符用于返回两个集合的差集,即出现在第一个查询结果中,但不在第二个查询结果中的记录,并且排除了结果中的重复数据。EXCEPT 运算符的示意图如下:

除此之外,DISTINCT 运算符用于消除重复数据,也就是排除集合中的重复元素。

SQL 中的关系概念来自数学中的集合理论,因此 UNION、INTERSECT 和 EXCEPT 分别来自集合论中的并集(∪ \cup∪)、交集(∩ \cap∩)和差集(? \setminus?)运算。需要注意的是,集合理论中的集合不允许存在重复的数据,但是 SQL 允许。因此,SQL 中的集合也被称为多重集合(multiset);多重集合与集合理论中的集合都是无序的,但是 SQL 可以通过 ORDER BY 子句对查询结果进行排序。

JOIN

在 SQL 中,不仅实体对象存储在关系表中,对象之间的联系也存储在关系表中。因此,当我们想要获取这些相关的数据时,需要使用到另一个操作:连接查询(JOIN)。

常见的 SQL连接查类型包括内连接、外连接、交叉连接等。其中,外连接又可以分为左外连接、右外连接以及全外连接。

内连接(Inner Join)返回两个表中满足连接条件的数据,内连接的原理如下图所示:

左外连接(Left Outer Join)返回左表中所有的数据;对于右表,返回满足连接条件的数据;如果没有就返回空值。左外连接的原理如下图所示:

右外连接(Right Outer Join)返回右表中所有的数据;对于左表,返回满足连接条件的数据,如果没有就返回空值。右外连接与左外连接可以互换,以下两者等价:

t1?RIGHT?JOIN?t2
t2?LEFT?JOIN?t1

全外连接(Full Outer Join)等价于左外连接加上右外连接,同时返回左表和右表中所有的数据;对于两个表中不满足连接条件的数据返回空值。全外连接的原理如下图所示:

其他类型的连接还有半连接(SEMI JOIN)、反连接(ANTI JOIN)。

集合操作将两个集合合并成一个更大或更小的集合;连接查询将两个集合转换成一个更大或更小的集合,同时获得了一个更大的元素(更多的列)。很多时候集合操作都可以通过连接查询来实现,例如:

SELECT?department_id
?FROM?departments
UNION
SELECT?department_id
?FROM?employees;

等价于:

SELECT?COALESCE(d.department_id, e.department_id)
?FROM?departments d
?FULL?JOIN?employees e?ON?(e.department_id?=?d.department_id);

我们已经介绍了许多查询的示例,接下来看看其他的数据操作。

DML

DML 表示数据操作语言,也就是插入、更新和删除。以下是一个插入语句示例:

CREATE?TABLE?test(id?int);

--?MySQL、SQL?Server?等
INSERT?INTO?test(id)?VALUES?(1),(2),(3);

--?Oracle
INSERT?INTO?test(id)
(SELECT?1?AS?id?FROM?DUAL
UNION?ALL
SELECT?2?FROM?DUAL
UNION?ALL
SELECT?3?FROM?DUAL);

我们通过一个 INSERT 语句插入了 3 条记录,或者说是插入了一个包含 3 条记录的关系表。因为,UNION ALL 返回的是一个关系表。VALUES 同样是指定了一个关系表,在 SQL Server 和 PostgreSQL 中支持以下语句:

SELECT?*
FROM?(
?VALUES(1),(2),(3)
)?test(id);


前面我们已经说过,FROM 之后是一个关系表,所以这里的 VALUES 也是一样。由于我们经常插入单条记录,并没有意识到实际上是以表为单位进行操作。

同样,UPDATE 和 DELETE 语句也都是以关系表为单位的操作;只不过我们习惯了说更新一行数据或者删除几条记录。

原文链接:
https://mp.weixin.qq.com/s/kFSoIutQTfiFEFzDeRmSuw

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