### 数据库基础知识精讲
#### 一、数据库概述
**1.1 数据库与数据库管理系统**
- **数据库(Database)**：数据库是指按照数据结构来组织、存储和管理数据的仓库。在计算机领域，数据库指的是用于存储数据的集合。
- **数据库管理系统(DBMS)**：数据库管理系统是一种位于用户与操作系统之间的数据管理软件，用于建立、使用和维护数据库，是一种系统软件。
**1.1.2 数据库能做什么**
- **数据存储**：最基础的功能，将各种数据存储起来。
- **数据共享**：允许多个应用程序或用户访问同一份数据。
- **数据保护**：包括数据的安全性、完整性、并发控制和故障恢复。
- **数据独立性**：物理独立性和逻辑独立性，使得当数据的物理结构或逻辑结构发生变化时，不影响上层的应用程序。
**1.1.3 主流数据库管理系统介绍**
- **Oracle**：适用于大型企业级应用，支持复杂的数据管理需求。
- **MySQL**：开源、易用且性能良好，适合中小型项目。
- **SQL Server**：微软公司的产品，广泛应用于Windows平台上。
- **PostgreSQL**：强大的开源对象关系数据库系统。
- **MongoDB**：面向文档的NoSQL数据库，适用于处理大量非结构化数据。
#### 二、数据库基础概念
**1.2.1 Catalog（目录）**
- **目录(Catalog)**：在某些数据库系统中，一个数据库可以包含多个目录，每个目录下可以有多个表空间或数据库对象。
**1.2.2 表(Table)**
- **表(Table)**：是数据库中最基本的数据组织形式，由行和列组成。每一行代表一条记录，每一列代表一种属性。
**1.2.3 列(Column)**
- **列(Column)**：表中的每一列都对应着一种数据类型，用于存储特定类型的数据。
**1.2.4 数据类型(DataType)**
- **数据类型(DataType)**：定义了表中的列可以存储什么样的数据。常见的数据类型包括整数类型、浮点数类型、字符串类型等。
**1.2.5 记录(Record)**
- **记录(Record)**：表中的一行数据，代表了一个具体的实例或实体。
**1.2.6 主键(PrimaryKey)**
- **主键(PrimaryKey)**：表中的一个或多个字段的组合，其值对于每条记录都是唯一的，用来标识表中的每一行记录。
**1.2.7 索引(Index)**
- **索引(Index)**：类似于图书的目录，帮助快速定位数据。创建索引可以加快数据的检索速度，但会占用额外的存储空间，并可能降低写操作的性能。
**1.2.8 表关联**
- **表关联**：指两个或多个表之间基于共同的列（通常为主键或外键）建立的关系。关联可以是一对一、一对多或多对多。
**1.2.9 数据库的语言——SQL**
- **SQL**：Structured Query Language的缩写，是一种用于管理关系型数据库的标准语言。SQL支持查询、更新、删除数据等多种功能。
**1.2.10 DBA与程序员**
- **DBA**：Database Administrator，负责数据库的管理与维护工作，确保数据的安全性、完整性和可用性。
- **程序员**：开发人员使用SQL语言与数据库交互，实现业务逻辑。
#### 三、数据表的创建和管理
**2.1 数据类型**
- **整数类型**：如TINYINT、SMALLINT、INT、BIGINT等，适用于存储整数值。
- **数值类型**：如FLOAT、REAL、DOUBLE PRECISION等，适用于存储实数值。
- **字符相关类型**：如CHAR、VARCHAR、TEXT等，适用于存储文本数据。
- **日期时间类型**：如DATE、TIME、DATETIME等，适用于存储日期和时间信息。
- **二进制类型**：如BINARY、VARBINARY、BLOB等，适用于存储二进制数据。
**2.2 通过SQL语句管理数据表**
- **创建数据表**：使用CREATE TABLE语句来创建一个新的数据表。
- **定义非空约束**：使用NOT NULL约束来确保某列不能存储NULL值。
- **定义默认值**：使用DEFAULT关键字来设置某列的默认值。
- **定义主键**：使用PRIMARY KEY约束来指定表的主键。
- **定义外键**：使用FOREIGN KEY约束来建立表与表之间的关系。
- **修改已有数据表**：使用ALTER TABLE语句来修改已存在的数据表。
- **删除数据表**：使用DROP TABLE语句来删除数据表。
**2.2.8 受限操作的变通解决方案**
- 当执行删除或修改操作时遇到外键约束等问题时，可以通过先解除约束再进行操作的方式解决。
#### 四、数据的增、删、改
**3.1 数据的插入**
- **简单的INSERT语句**：使用INSERT INTO语句来向表中插入新的数据行。
- **简化的INSERT语句**：可以省略列名列表，但必须按照表的顺序输入值。
- **非空约束对数据插入的影响**：如果某列设置了NOT NULL约束，则插入数据时必须提供该列的值。
- **主键对数据插入的影响**：如果某列被设为主键，则插入的数据必须满足唯一性约束。
- **外键对数据插入的影响**：如果存在外键约束，则插入的数据必须与另一张表中的相应列匹配。
**3.2 数据的更新**
- **简单的数据更新**：使用UPDATE语句来更新表中的数据。
- **带WHERE子句的UPDATE语句**：使用WHERE子句来指定需要更新的数据行。
- **非空约束对数据更新的影响**：更新某列的值时，若该列设置了NOT NULL约束，则不能将其更新为NULL。
- **主键对数据更新的影响**：主键通常不允许更改，因此更新数据时要注意避免冲突。
- **外键对数据更新的影响**：更新数据时需考虑外键约束，确保更新后的值仍然有效。
**3.3 数据的删除**
- **简单的数据删除**：使用DELETE FROM语句来删除表中的数据。
- **带WHERE子句的DELETE语句**：使用WHERE子句来指定需要删除的数据行。
#### 五、数据的检索
**4.1 SELECT基本用法**
- **简单的数据检索**：使用SELECT * FROM table_name;来检索表中的所有列。
- **检索出需要的列**：使用SELECT column1, column2 FROM table_name;来检索表中的指定列。
- **列别名**：使用AS关键字来为列名指定别名，提高查询结果的可读性。
- **按条件过滤**：使用WHERE子句来过滤查询结果，只返回满足条件的行。
- **数据汇总**：使用聚合函数（如COUNT、SUM、AVG等）来汇总数据。
- **排序**：使用ORDER BY子句来对查询结果进行排序。
**4.2 高级数据过滤**
- **通配符过滤**：使用LIKE关键字配合通配符（如%、_）来过滤查询结果。
- **空值检测**：使用IS NULL或IS NOT NULL来判断某个值是否为空。
- **反义运算符**：使用NOT关键字来反转条件，如NOT LIKE、NOT BETWEEN等。
- **多值检测**：使用IN或NOT IN来检查某列的值是否在一个指定的值列表中。
- **范围值检测**：使用BETWEEN AND来检查某列的值是否在一个指定的范围内。
- **低效的“WHERE 1=1”**：在WHERE子句中使用1=1作为初始条件是低效的，应该尽量避免。
**4.3 数据分组**
- **数据分组入门**：使用GROUP BY子句来根据指定的列对数据进行分组。
- **数据分组与聚合函数**：结合GROUP BY子句和聚合函数（如COUNT、SUM、AVG等）来对分组后的数据进行统计分析。
- **HAVING语句**：用于过滤GROUP BY子句生成的结果集，仅对分组后的结果进行过滤。
**4.4 限制结果集行数**
- **MySQL**：使用LIMIT关键字来限制查询结果的行数。
- **MSSQL Server 2000/2005**：使用TOP关键字来限制查询结果的行数。
- **Oracle**：使用ROWNUM伪列来限制查询结果的行数。
- **DB2**：使用FETCH FIRST n ROWS ONLY来限制查询结果的行数。
- **数据库分页**：使用LIMIT和OFFSET或ROWNUM等技术实现数据库的分页查询。
**4.5 抑制数据重复**
- 使用DISTINCT关键字来去除查询结果中的重复行。
**4.6 计算字段**
- **常量字段**：在SELECT语句中直接指定一个常量值作为查询结果的一部分。
- **字段间的计算**：使用算术运算符来对表中的列进行计算。
- **数据处理函数**：使用内置函数来处理数据，如TRIM、UPPER、LOWER等。
- **字符串的拼接**：使用CONCAT或||运算符来连接字符串。
- **计算字段的其他用途**：例如使用CASE WHEN语句来创建复杂的计算字段。
**4.7 不从实体表中取的数据**
- 在某些情况下，可以使用虚拟表或子查询来获取数据，这些数据并不是直接从实际的表中取出的。
**4.8 联合结果集**
- **简单的结果集联合**：使用UNION操作符来合并两个或多个查询结果集。
- **联合结果集的原则**：每个查询必须具有相同数量的列，且相应的列必须具有相似的数据类型。
- **UNION ALL**：与UNION类似，但不会去除重复的行。
- **联合结果集应用举例**：比如在查询员工信息时，可以联合多个部门的数据来获取所有员工的信息。
#### 六、函数
**5.1 数学函数**
- **求绝对值**：使用ABS函数。
- **求指数**：使用EXP函数。
- **求平方根**：使用SQRT函数。
- **求随机数**：使用RAND函数。
- **舍入到最大整数**：使用CEIL函数。
- **舍入到最小整数**：使用FLOOR函数。
- **四舍五入**：使用ROUND函数。
- **求正弦值**：使用SIN函数。
- **求余弦值**：使用COS函数。
- **求反正弦值**：使用ASIN函数。
- **求反余弦值**：使用ACOS函数。
- **求正切值**：使用TAN函数。
- **求反正切值**：使用ATAN函数。
- **求两个变量的反正切**：使用ATAN2函数。
- **求余切**：没有直接的函数支持，可以通过计算得到。
- **求圆周率π值**：使用PI函数。
- **弧度制转换为角度制**：使用DEGREES函数。
- **角度制转换为弧度制**：使用RADIANS函数。
- **求符号**：使用SIGN函数。
- **求整除余数**：使用MOD函数。
- **求自然对数**：使用LN函数。
- **求以10为底的对数**：使用LOG10函数。
- **求幂**：使用POWER函数。
**5.2 字符串函数**
- **计算字符串长度**：使用LENGTH函数。
- **字符串转换为小写**：使用LOWER函数。
- **字符串转换为大写**：使用UPPER函数。
- **截去字符串左侧空格**：使用LTRIM函数。
- **截去字符串右侧空格**：使用RTRIM函数。
- **截去字符串两侧的空格**：使用TRIM函数。
- **取子字符串**：使用SUBSTRING函数。
- **计算子字符串的位置**：使用LOCATE或INSTR函数。
- **从左侧开始取子字符串**：使用LEFT函数。
- **从右侧开始取子字符串**：使用RIGHT函数。
- **替换字符串中的部分字符**：使用REPLACE函数。
以上内容涵盖了《程序员的SQL金典》中的主要知识点，旨在帮助读者深入理解数据库的基础知识及SQL语言的使用技巧。希望这些内容能够对学习者有所帮助。
