30分钟SQL指南

骑猪看日落 2022-01-18 23:51 255阅读 0赞

本篇文章是 **SQL 必知必会** 的读书笔记，SQL必知必会的英文名叫做 **Sams Teach Yourself in 10 Minutes** 。但是，我肯定是不能够在10分钟就能学会本书所有涉及到的sql，所以就起个名字叫30分钟学会SQL语句（其实半个小时也没有学会...）。

目前手边的数据库是 mysql，所以以下示例均是由 mysql 演示。由于现在大部分工具都支持语法高亮，所以以下关键字都使用小写。

> 原文链接见 [shanyue.tech/post/sql-gu…][shanyue.tech_post_sql-gu]

## 准备 ##

### 工具 ###

[mycli][]，一个使用python编写的终端工具，支持语法高亮，自动补全，多行模式，并且如果你熟悉vi的话，可以使用vi-mode快速移动，编辑。总之，vi + mycli 简直是神器！

同样，`postgreSQL` 可以使用[pgcli][]。

pip install -U mycli    # 默认你已经安装了pip
    复制代码

### 样例表 ###

示例中有两个表，分为 student 学生表与 class 班级表。student 表中有 class\_id 关联 class 表。以下是两个表数据的 sql。另外，**最后有三道小练习题会用到样例表**。

create table class (
      id int(11) not null auto_increment comment '班级id',
      name varchar(50) not null comment '班级名',
      primary key (id)
    ) comment '班级表';
    
    create table student (
      id int(11) not null auto_increment comment '学生id',
      name varchar(50) not null comment '学生姓名',
      age tinyint unsigned default 20 comment '学生年龄',
      sex enum('male', 'famale') comment '性别',
      score tinyint comment '入学成绩',
      class_id int(11) comment '班级',
      createTime timestamp default current_timestamp comment '创建时间',
      primary key (id),
      foreign key (class_id) references class (id)
    ) comment '学生表';
    
    insert into class (name) values ('软件工程'), ('市场营销');
    
    insert into student (name, age, sex, score, class_id) values ('张三', 21, 'male', 100, 1);
    insert into student (name, age, sex, score, class_id) values ('李四', 22, 'male', 98, 1);
    insert into student (name, age, sex, score, class_id) values ('王五', 22, 'male', 99, 1);
    insert into student (name, age, sex, score, class_id) values ('燕七', 21, 'famale', 34, 2);
    insert into student (name, age, sex, score, class_id) values ('林仙儿', 23, 'famale', 78, 2);
    复制代码

## SQL 基础 ##

### 术语 ###

*  Database
    
    数据库值一系列有关联数据的集合，而操作和管理这些数据的是DBMS，包括MySQL，PostgreSQL，MongoDB，Oracle，SQLite等等。 RDBMS 是基于关系模型的数据库，使用 `SQL` 管理和操纵数据。另外也有一些 `NoSQL` 数据库，比如 MongoDB。 因为`NoSQL`为非关系型数据库，一般不支持join操作，因此会有一些非正则化(denormalization)的数据，查询也比较快。
 *  Table
    
    具有特定属性的结构化文件。比如学生表，学生属性有学号，年龄，性别等。schema (模式) 用来描述这些信息。 `NoSQL` 不需要固定列，一般没有 schema，同时也利于垂直扩展。
 *  Column
    
    表中的特定属性，如学生的学号，年龄。每一列都具有数据类型。
 *  Data Type
    
    每一列都具有数据类型，如 char, varchar，int，text，blob, datetime，timestamp。 根据数据的粒度为列选择合适的数据类型，避免无意义的空间浪费。如下有一些类型对比
    
     *  char, varchar 需要存储数据的长度方差小的时候适合存储`char`，否则`varchar`。 `varchar` 会使用额外长度存储字符串长度，占用存储空间较大。 两者对字符串末尾的空格处理的策略不同，不同的DBMS又有不同的策略，设计数据库的时候应当注意到这个区别。
     *  datetime, timestamp `datetime` 存储时间范围从1001年到9999年。 `timestamp` 保存了自1970年1月1日的秒数，因为存储范围比较小，自然存储空间占用也比较小。 日期类型可以设置更新行时自动更新日期，建议日期时间类型根据精度存储为这两个类型。 如今 DBMS 能够存储微秒级别的精度，比如 `mysql` 默认存储精度为秒，但可以指定到微秒级别，即小数点后六位小数
     *  enum 对于一些固定，不易变动的状态码建议存储为 `enum` 类型，具有更好的可读性，更小的存储空间，并且可以保证数据有效性。
    
    > 插一个小问题： 如何存储IP地址
 *  Row
    
    数据表的每一行记录。如学生张三。

### 检索数据 ###

-- 检索单列
    select name from student;
    
    -- 检索多列
    select name, age, class from student;
    
    -- 检索所有列
    select * from student;
    
    -- 对某列去重
    select distinct class from student;
    
    -- 检索列-选择区间
    -- offset 基数为0，所以 `offset 1` 代表从第2行开始
    select * from student limit 1, 10;
    select * from student limit 10 offset 1;
    复制代码

### 排序 ###

默认排序是 `ASC`，所以一般升序的时候不需指定，降序的关键字是 `DESC`。 使用 `B-Tree` 索引可以提高排序性能，但只限最左匹配。关于索引可以查看以下 FAQ。

-- 根据学号降序排列
    select * from student order by number desc;
    
    -- 添加索引 (score, name) 可以提高排序性能
    -- 但是索引 (name, score) 对性能毫无帮助，此谓最左匹配，可以根据 B+Tree 进行理解
    select * from student order by score desc, name;
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### 数据过滤 ###

数据筛选，或者数据过滤在 sql 中使用频率最高

-- 找到学号为1的学生
    select * from student where number = 1;
    
    -- 找到学号为在 [1, 10] 的学生(闭区间)
    select * from student where number between 1 and 10;
    
    -- 找到未设置电子邮箱的学生
    -- 注意不能使用 =
    select * from student where email is null;
    
    -- 找到一班中大于23岁的学生
    select * from student where class_id = 1 and age > 23;
    
    -- 找到一班或者大于23岁的学生
    select * from student where class_id = 1 or age > 22;
    
    -- 找到一班与二班的学生
    select * from student where class_id in (1, 2);
    
    -- 找到不是一班二班的学生
    select * from student where class_id not in (1, 2);
    复制代码

### 计算字段 ###

*  CONCAT
    
        select concat(name, '(', age, ')') as nameWithAge from student;
        
        select concat('hello', 'world') as helloworld;
        复制代码
 *  Math
    
        select age - 18 as relativeAge from student;
        
        select 3 * 4 as n;
        复制代码

更多函数可以查看 API 手册，同时也可以自定义函数(User Define Function)。

可以直接使用 `select` 调用函数

select now();
    select concat('hello', 'world');
    复制代码

### 数据聚合 (aggregation) ###

聚合函数，一些对数据进行汇总的函数，常见有 `COUNT`，`MIN`，`MAX`，`AVG`，`SUM` 五种。

-- 统计1班人数
    select count(*) from student where class_id = 1;
    复制代码

### 数据分组 ###

使用 `group by` 进行数据分组，可以使用聚合函数对分组数据进行汇总，使用 `having` 对分组数据进行筛选。

-- 按照班级进行分组并统计各班人数
    select class_id, count(*) from student group by class_id;
    
    -- 列出大于三个学生的班级
    select class_id, count(*) as cnt from student group by class_id having cnt > 3;
    复制代码

### 子查询 ###

-- 列出软件工程班级中的学生
    select * from student where class_id in (
      select id from class where name = '软件工程'
    );
    复制代码

### 联接 ###

虽然两个表拥有公共字段便可以创建联接，但是使用外键可以更好地保证数据完整性。比如当对一个学生插入一条不存在的班级的时候，便会插入失败。 一般来说，联接比子查询拥有更好的性能。

-- 列出软件工程班级中的学生
    select * from student, class
    where student.class_id = class.id and class.name = '软件工程';
    复制代码

*  内联接
    
    内联接又叫等值联接。
    
        -- 列出软件工程班级中的学生
        select * from student
        inner join class on student.class_id = class.id
        where class.name = '软件工程';
        复制代码
 *  自联接
    
    自连接就是相同的表进行联接
    
        -- 列出与张三同一班级的学生
        select * from student s1
        inner join student s2 on s1.class_id = s2.class_id
        where s1.name = '张三';
        复制代码
 *  外联接
    
    外联接分为 `left join` 与 `right join`，`left join` 指左侧永不会为 null，`right join` 指右侧永不会为 null。
    
        -- 列出每个学生的班级，若没有班级则为null
        select name, class.name from student
        left join class on student.class_id = class.id;
        复制代码

### 插入数据 ###

使用 `insert into` 向表中插入数据，也可以插入多行。

插入时可以不指定列名，不过严重依赖表中列的顺序关系，推荐指定列名插入数据，并且可以插入部分列。

-- 插入一条数据
    insert into student values(8, '陆小凤', 24, 1, 3);
    
    insert into student(name, age, sex, class_id) values(9, '花无缺', 25, 1, 3);
    复制代码

### 修改数据 ###

**在修改重要数据时，务必先 select 确认是否需要操作数据，然后 `begin` 方便及时 `rollback`**

*  更新
    
        -- 修改张三的班级
        update student set class_id = 2 where name = '张三';
        复制代码
 *  删除
    
        -- 删除张三的数据
        delete from student where name = '张三';
        
        -- 删除表中所有数据
        delete from student;
        
        -- 更快地删除表中所有数据
        truncate table student;
        复制代码

### 创建表与更新表 ###

-- 创建学生表，注意添加必要的注释
    create table student (
      id int(11) not null auto_increment comment '学生id',
      name varchar(50) not null comment '学生姓名',
      age tinyint unsigned default 20 comment '学生年龄',
      sex enum('male', 'famale') comment '性别',
      score tinyint comment '入学成绩',
      class_id int(11) comment '班级',
      createTime timestamp default current_timestamp comment '创建时间',
      primary key (id),
      foreign key (class_id) references class (id)
    ) comment '学生表';
    
    -- 根据旧表创建新表
    create table student_copy as select * from student;
    
    -- 删除 age 列
    alter table student drop column age;
    
    -- 添加 age 列
    alter table student add column age smallint;
    
    -- 删除学生表
    drop table student;
    复制代码

### 视图 ###

视图是一种虚拟的表，便于更好地在多个表中检索数据，视图也可以作写操作，不过最好作为只读。在需要多个表联接的时候可以使用视图。

create view v_student_with_classname as
    select student.name name, class.name class_name
    from student left join class
    where student.class_id = class.id;
    
    select * from v_student_with_classname; 
    复制代码

### 约束 ###

*  primiry key
    
    任意两行绝对没有相同的主键，且任一行不会有两个主键且主键绝不为空。使用主键可以加快索引。
    
        alter table student add constraint primary key (id);
        复制代码
 *  foreign key
    
    外键可以保证数据的完整性。有以下两种情况。
    
     *  插入张三丰5班到student表中会失败，因为5班在class表中不存在。
     *  class表删除3班会失败，因为陆小凤和楚留香还在3班。
    
        alter table student add constraint foreign key (class_id) references class (id);
        复制代码
 *  unique key
    
    唯一索引保证该列值是唯一的，但可以允许有null。
    
        alter table student add constraint unique key (name);
        复制代码
 *  check
    
    检查约束可以使列满足特定的条件，如果学生表中所有的人的年龄都应该大于0。
    
    > 不过很可惜mysql不支持，可以使用**触发器**代替
    
        alter table student add constraint check (age > 0);
        复制代码
 *  index
    
    索引可以更快地检索数据，但是降低了更新操作的性能。
    
        create index index_on_student_name on student (name);
        
        alter table student add constraint key(name);
        复制代码

### 触发器 ###

> 开发过程中从来没有使用过，有可能是我经验少

可以在插入，更新，删除行的时候触发事件。

场景:

1.  数据约束，比如学生的年龄必须大于0
2.  hook，提供数据库级别的 hook

-- 创建触发器
    -- 比如mysql中没有check约束，可以使用创建触发器，当插入数据小于0时，置为0。
    create trigger reset_age before insert on student for each row
    begin
      if NEW.age < 0 then
        set NEW.age = 0;
      end if;
    end;
    
    -- 打印触发器列表
    show triggers;
    复制代码

### 存储过程 ###

> 开发过程中从来没有使用过，有可能是我经验少

存储过程可以视为一个函数，根据输入执行一系列的 sql 语句。存储过程也可以看做对一系列数据库操作的封装，一定程度上可以提高数据库的安全性。

-- 创建存储过程
    create procedure create_student(name varchar(50))
    begin
      insert into students(name) values (name);
    end;
    
    -- 调用存储过程
    call create_student('shanyue');
    复制代码

## SQL 实践 ##

更多练习可以查看 [leetcode][]

### 1. 根据班级学生的分数进行排名，如果分数相等则为同一名次 ###

select id, name, score, (
      select count(distinct score) from student s2 where s2.score >= s1.score
    ) as rank
    from student s1 order by s1.score desc;
    复制代码

> 在where以及排序中经常用到的字段需要添加Btree索引，因此 score 上可以添加索引。

*Result:*

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>id</th> 
   <th>name</th> 
   <th>score</th> 
   <th>rank</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>1</td> 
   <td>张三</td> 
   <td>100</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>3</td> 
   <td>王五</td> 
   <td>99</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>2</td> 
   <td>李四</td> 
   <td>98</td> 
   <td>3</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>5</td> 
   <td>林仙儿</td> 
   <td>78</td> 
   <td>4</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>4</td> 
   <td>燕七</td> 
   <td>34</td> 
   <td>5</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 参考 [leetcode: rank-scores][leetcode_ rank-scores]

### 2. 写一个函数，获取第 N 高的分数 ###

create function getNthHighestScore(N int) return int
    begin
      declare M int default N-1;
      return (
        select distinct score from student order by score desc limit M, 1;
      )
    end;
    
    select getNthHighestScore(2);
    复制代码

*Result:*

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>getNthHighestScore(2)</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>99</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

> 参考 [leetcode: nth highset salary][leetcode_ nth highset salary]

### 3. 检索每个班级分数前两名学生，并显示排名 ###

select class.id class_id, class.name class_name, s.name student_name, score, rank
    from (
      select *, (
        select count(distinct score) from student s2 where s2.score >= s1.score and s2.class_id = s1.class_id
      ) as rank from student s1
    ) as s left join class on s.class_id = class.id where rank <= 2;
    
    -- 如果不想在from中包含select子句，也可以像如下检索，不过不显示排名
    select class.id class_id, class.name class_name, s1.name name, score
    from student s1 left join class on s1.class_id = class.id
    where (select count(*) from student s2 where s2.class_id = s1.class_id and s1.score <= s2.score) <= 2
    order by s1.class_id, score desc;
    复制代码

*Result:*

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>class_name</th> 
   <th>student_name</th> 
   <th>score</th> 
   <th>rank</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>软件工程</td> 
   <td>张三</td> 
   <td>100</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>软件工程</td> 
   <td>王五</td> 
   <td>99</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>市场营销</td> 
   <td>燕七</td> 
   <td>34</td> 
   <td>2</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>市场营销</td> 
   <td>林仙儿</td> 
   <td>78</td> 
   <td>1</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## FAQ ##

大多根据 [stackoverflow][] 中浏览最多的问题整理而成。

### `inner join` 与 `outer join` 的区别是什么 ###

> 参考 StackOverflow: [what is the difference between inner join and outer join][]

### 如何根据一个表的数据更新另一个表 ###

比如以上 `student` 表保存着成绩，另有一表 `score_correct` 内存因失误而需修改的学生成绩。

在mysql中，可以使用如下语法

update student, score_correct set student.score = score_correct.score where student.id = score_correct.uid;
    复制代码

### 索引是如何工作的 ###

简单来说，索引分为 `hash` 和 `B-Tree` 两种。 `hash` 查找的时间复杂度为O(1)。 `B-Tree` 其实是 `B+Tree`，一种自平衡多叉搜索数，自平衡代表每次插入和删除数据都会需要动态调整树高，以降低平衡因子。`B+Tree` 只有叶子节点会存储信息，并且会使用链表链接起来。因此适合范围查找以及排序，不过只能搜索最左前缀，如只能索引以`a`开头的姓名，却无法索引以`a`结尾的姓名。 另外，*Everything is trade off*。`B+Tree`的自平衡特性保证能够快速查找的同时也降低了更新的性能，需要权衡利弊。

> 参考 StackOverflow: [how dow database indexing work][]

### 如何联接多个行的字段 ###

在mysql中，可以使用`group_concat`

select group_concat(name) from student;
    复制代码

> 参考 StackOverflow: [Concatenate many rows into a single text string][]

### 如何在一个sql语句中插入多行数据 ###

values 使用逗号相隔，可以插入多行数据

insert into student(id, name) values (), (), ()
    复制代码

> 参考 StackOverflow: [Inserting multiple rows in a single SQL query][]

### 如何在`select`中使用条件表达式 ###

示例，在student表中，查询所有人成绩，小于60则显示为0

select id, name, if(score < 60, 0, score) score from student;
    复制代码

### 如何找到重复项 ###

姓名与班级唯一，找到姓名与班级的重复项，检索重复次数与id

select name, class_id, group_concat(id), count(*) times from student
    group by name, class_id
    having times > 1;
    复制代码

### 1:1 Relation 设计的必要性在哪里 ###

> 参考 [stackoverflow.com/questions/5…][stackoverflow.com_questions_5]

### 如何删除重复项并只保留首项 ###

姓名与班级唯一，删除重复项，只保留首项

# mysql 就简单很多
    delete s1 from student s1, student s2
    where s1.name = s2.name and s1.sex = s2.sex and s1.id > s2.id;
    复制代码

> 参考 StackOverflow: [how can i remove duplicate rows][]

### 什么是SQL注入 ###

如有一条查询语句为

"select * from (" + table + ");"
    复制代码

当table取值 `student); drop table student; --` 时，语句变为了，会删掉表，造成攻击。

"select * from (student); drop table student; --);"
    复制代码

### mysql中单引号，双引号，反引号有什么区别 ###

反引号(\`) 表示table，column 标识符。主要用在当表名或者列名为保留字的时候。在其它一些DBMS中，也用`[]`表示表名和列名。

单引号(') 表示字符串。

双引号(") 默认表示字符串，但是当sql\_mode为`ANSI_QUOTES`时，双引号表示表名或者列名。

> 参考 StackOverflow: [when to use single quotes, double quotes and backticks in mysql][when to use single quotes_ double quotes and backticks in mysql]

转载于:https://juejin.im/post/5c94a2e1f265da610762f713

[shanyue.tech_post_sql-gu]: https://link.juejin.im?target=http%3A%2F%2Fshanyue.tech%2Fpost%2Fsql-guide%2F
[mycli]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fdbcli%2Fmycli
[pgcli]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fgithub.com%2Fdbcli%2Fpgcli
[leetcode]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fleetcode.com%2Fproblemset%2Fdatabase%2F
[leetcode_ rank-scores]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fleetcode.com%2Fproblems%2Frank-scores%2Fdescription%2F
[leetcode_ nth highset salary]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fleetcode.com%2Fproblems%2Fnth-highest-salary%2Fdescription%2F
[stackoverflow]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2Ftagged%2Fsql%3Fsort%3Dfrequent%26amp%3BpageSize%3D15
[what is the difference between inner join and outer join]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F38549%2Fwhat-is-the-difference-between-inner-join-and-outer-join
[how dow database indexing work]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F1108%2Fhow-does-database-indexing-work
[Concatenate many rows into a single text string]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F194852%2Fconcatenate-many-rows-into-a-single-text-string
[Inserting multiple rows in a single SQL query]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F452859%2Finserting-multiple-rows-in-a-single-sql-query
[stackoverflow.com_questions_5]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F517417%2Fis-there-ever-a-time-where-using-a-database-11-relationship-makes-sense
[how can i remove duplicate rows]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F18932%2Fhow-can-i-remove-duplicate-rows
[when to use single quotes_ double quotes and backticks in mysql]: https://link.juejin.im?target=https%3A%2F%2Fstackoverflow.com%2Fquestions%2F11321491%2Fwhen-to-use-single-quotes-double-quotes-and-backticks-in-mysql