数据库管理系统——SQL（概述与数据定义）
数据库管理系统——SQL（概述与数据定义）
SQL（结构化查询语言）是关系数据库的标准语言，广泛应用于数据查询、数据库模式创建、数据库数据的增删改、数据库安全性和完整性定义与控制等方面。本文将详细介绍SQL的特点及其在关系型数据库中的数据定义操作，包括数据库模式定义、表定义、索引定义和视图定义等内容。
一、SQL概述
SQL（结构化查询语言）是关系数据库的标准语言，包括数据查询、数据库模式创建、数据库数据的增删改、数据库安全性和完整性定义与控制等。
1.1 SQL的特点
功能综合且风格统一：
集数据定义语言（DDL）、数据操纵语言（DML）、数据控制语言（DCL）功能于一体
SQL可以独立完成数据库从设计、实现、维护到操作的全过程
用户在数据库投入运行后，可根据需要随时或逐步创建模式
数据操作符统一
数据操纵高度非过程化：
层次、网状模型的数据操纵语言面向过程，必须指定存取路径
SQL只要提出“做什么”，无须了解存取路径
存取路径的选择以及SQL的操作过程由系统自动完成
面向集合的操作方式：
层次、网状模型采用面向记录的操作方式，操作对象是一条记录
SQL采用集合操作方式，操作对象、查找结果可以是元组的集合；一次插入、删除、更新操作的对象也可以是元组的集合
以统一的语法结构提供多种使用方式：
SQL是独立的语言
能够独立地用于联机交互的使用方式
SQL又是嵌入式语言
SQL能够嵌入到高级语言（例如C、C++、Java、Python）程序中，供程序员设计程序时使用
语言简洁且易学易用：
SQL功能极强，完成核心功能只用9个动词
1.2 SQL对关系数据库三级模式的支持
SQL对关系数据库三级模式的支持：存储文件-基本表-视图。数据按照外模式描述提供给用户；按内模式存储到磁盘上；概念模式提供了连接这两级模式一个相对稳定的中间层级，而就是有了这个中间级使得两级模式中任意一级的改变不受第三级的限制。
存储文件：
逻辑结构和物理结构组成了关系数据库的内模式
物理文件结构是由数据库管理系统设计确定的
基本表：
本身独立存在的表
关系数据库管理系统中一个关系就对应一个基本表
一个或多个基本表对应一个存储文件
一个表可以带若干索引
视图：
从基本表或其他视图中导出的表
数据库中只存放视图的定义而不存放视图对应的数据
视图是一个虚表
用户可以在视图上再定义视图
二、数据定义
SQL的数据定义功能：包括数据库模式定义、表定义、视图和索引的定义。关系数据库管理系统提供层次化的数据库对象命名机制：
- 一个关系数据库管理系统的实例（Instance）中可以建立多个数据库
- 一个数据库中可以建立多个模式
- 一个模式下通常包括多个表、视图和索引等数据库对象
关系数据库中的完整性约束：
- 非空约束（NOT NULL）：指定某列不可为空
- 唯一约束（UNIQUE）：指定某列或者几列不能重复
- 主键约束（PRIMARY KEY）：指定某列或者几列为主键，主键属性必须是非空且唯一的
- 外键约束（FOREIGN KEY…REFERENCES）：指定某列或者几列为外键，同时需指定外键引用的其他表的主键
2.1 数据库模式定义
创建模式语法：
CREATE SCHEMA <模式名> AUTHORIZATION <用户名>;
例：为用户WANG定义一个“学生选课”模式S-C-SC
CREATE SCHEMA S-C-SC AUTHORIZATION WANG;
删除模式语法：
DROP SCHEMA <模式名> <CASCADE|RESTRICT>;
其中：
- CASCADE（级联）：删除模式的同时把该模式中所有的数据库对象全部删除
- RESTRICT（限制）：如果该模式中定义了数据库对象（如表、视图等），则拒绝该删除语句的执行。仅当该模式中没有任何下属的对象时才能执行
例：使用级联的方式删除“学生选课”模式
DROP SCHEMA S-C-SC CASCADE;
2.2 表定义
创建表时涉及的数据类型：
创建表语法：
CREATE TABLE <表名> (
<列名1> <数据类型> [<完整性约束>],
<列名2> <数据类型> [<完整性约束>],
...
);
例1：创建学生表
CREATE TABLE Student (
Sno CHAR(8) PRIMARY KEY,
Sname VARCHAR(20) NOT NULL,
Ssex CHAR(2),
Sage SMALLINT,
Sdept VARCHAR(20)
);
例2：创建课程表
CREATE TABLE Course (
Cno CHAR(4) PRIMARY KEY,
Cname VARCHAR(40) NOT NULL,
Ccredit SMALLINT
);
修改表语法：
ALTER TABLE <表名>
[ ADD [COLUMN] <新列名> <数据类型> [完整性约束] ]
[ ADD <表级完整性约束> ]
[ DROP [ COLUMN ] <列名> [CASCADE| RESTRICT] ]
[ DROP CONSTRAINT<完整性约束名>[ RESTRICT | CASCADE ] ]
[ RENAME COLUMN <列名> TO <新列名> ]
[ ALTER COLUMN <列名> TYPE <数据类型> ];
例1：向Student表增加“邮箱地址”列Semail，其数据类型为字符型
ALTER TABLE Student ADD Semail VARCHAR(30);
例2：将Student表中出生日期Sbirthdate的数据类型由DATE型改为字符型
ALTER TABLE Student ALTER COLUMN Sbirthdate TYPE VARCHAR(20);
例3：增加课程名称必须取唯一值的约束条件
ALTER TABLE Course ADD UNIQUE(Cname);
删除表语法：
DROP TABLE <表名> [RESTRICT| CASCADE];
其中：
- RESTRICT：删除表是有限制的
- 欲删除的基本表不能被其他表的约束所引用
- 如果存在依赖该表的对象，则此表不能被删除
- CASCADE：删除该表没有限制
- 在删除基本表的同时，相关的依赖对象一起删除
例：使用级联的方式删除Student表
DROP TABLE Student CASCADE;
2.3 索引定义
建立索引目的：加快查询速度
创建索引语法：
CREATE [UNIQUE] [CLUSTER] INDEX <索引名>
ON <表名>(<列名>[<次序>][,<列名>[<次序>] ]…);
例1：为数据库中的Student表按学生姓名升序建唯一索引：
CREATE UNIQUE INDEX Idx_StuSname ON Student(Sname);
例2：为数据库中的Course表按课程名升序建唯一索引：
CREATE UNIQUE INDEX Idx_CouCname ON Course(Cname);
例3：为数据库中的SC表按学号升序和课程号降序建唯一索引（即先按照学号升序，对同一个学号再按课程号降序）：
CREATE UNIQUE INDEX Idx_SCCno ON SC(Sno ASC, Cno DESC);
修改索引语法：
ALTER INDEX <旧索引名> RENAME TO <新索引名>
例：将SC表的Idx_SCCno索引名改为Idx_SCSnoCno
ALTER INDEX Idx_SCCno RENAME TO Idx_SCSnoCno;
删除索引语法：
DROP INDEX <索引名>;
例：删除Student表的Idx_StuSname索引
DROP INDEX Idx_StuSname;
2.4 视图定义
创建视图语法：
CREATE VIEW <视图名> AS
SELECT <列名列表>
FROM <表名>
[WHERE <条件>];
例：创建计算机系学生的视图，命名为Student_CS：
CREATE VIEW Student_CS AS
SELECT *
FROM Student
WHERE Sdept = 'CS';
在执行CREATE VIEW语句时并不执行其中的子查询语句，只是把视图的定义存入数据字典。在建立完视图后，就可以像对表一样对视图进行查询了。只有在对视图进行查询时，才会按照视图的定义去查询数据。
例：查询计算机系所有年龄大于等于18的学生的信息：
SELECT *
FROM Student_CS
WHERE Sage >= 18;
修改视图语法：
CREATE OR REPLACE VIEW <视图名> AS
SELECT <列名列表>
FROM <表名>
[WHERE <条件>];
例：修改Student_CS视图，使其不包含Sdept列。
CREATE OR REPLACE VIEW Student_CS AS
SELECT Sno, Sname, Ssex, Sage
FROM Student
WHERE Sdept = 'CS';
删除视图语法：
DROP VIEW <视图名> [CASCADE];
其中：
- 该语句将把指定的视图定义从数据字典中删除。
- CASCADE：该视图和由该视图导出的视图都会被删除
例：删除Student_CS视图
DROP VIEW Student_CS CASCADE;
物化视图语法：
某些数据库支持物化视图，像存储表一样将创建的视图关系“物化”存储在数据库中。物化视图的创建、修改与删除语法同视图类似，区别是多了关键字MATERIALIZED
CREATE MATERIALIZED VIEW <视图名> AS
SELECT <列名列表>
FROM <表名>
[WHERE <条件>];
小结
本篇内容讲述SQL的概述和在关系型数据库中的数据定义操作，下一节我们将学习SQL的查询语言。