SQL第一章基本概念

1、第一章 關(guān)系型數(shù)據(jù)庫基本概念和操作=1 數(shù)據(jù)庫簡史 數(shù)據(jù)庫是依照某種數(shù)據(jù)模型組織到一起，并存放在外存（主要指硬盤）中的數(shù)據(jù)集合。具有如下特點：（1）每個數(shù)據(jù)盡可能只有一個版本（無冗余），以便以最可靠和最優(yōu)方式為多種應(yīng)用服務(wù)；（2）數(shù)據(jù)獨立于使用它的應(yīng)用程序，以便使不同的應(yīng)用程序用一致的方式對數(shù)據(jù)進行增、刪、改、查；（3）數(shù)據(jù)庫是由文件管理系統(tǒng)發(fā)展起來的，數(shù)據(jù)庫是特殊的文件，數(shù)據(jù)庫的數(shù)據(jù)是結(jié)構(gòu)化或半結(jié)構(gòu)化的，而文件的數(shù)據(jù)大多是非結(jié)構(gòu)化的，當(dāng)需要管理大量數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)庫比文件具有更高的效率和準(zhǔn)確性。 數(shù)據(jù)庫大約出現(xiàn)于1960年代，當(dāng)時占主導(dǎo)地位的是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和層次數(shù)據(jù)庫。 網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫有點像社會的人際

2、關(guān)系，數(shù)據(jù)以自然的、隨意的方式組織成網(wǎng)狀，這種數(shù)據(jù)庫過于復(fù)雜，發(fā)展過程中遇到很多困難，后來逐漸被邊緣化了，我們很少能看到它的商業(yè)產(chǎn)品，但是網(wǎng)頁的超鏈接就是網(wǎng)狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，我們可以體會到，超鏈接使閱讀方便快捷，但要在大量網(wǎng)頁中準(zhǔn)確快速的查找和定位數(shù)據(jù)又很困難（比如搜索引擎提供的垃圾數(shù)據(jù)太多）。 層次數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)組織成樹形結(jié)構(gòu)。樹形結(jié)構(gòu)是計算機軟件中很重要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，樹形結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)有明確的上下級和平級關(guān)系，但這種數(shù)據(jù)庫在理論和實踐上發(fā)展的不夠好，后來也逐漸被邊緣化了，但最近十幾年，XML數(shù)據(jù)技術(shù)和面向?qū)ο蠹夹g(shù)的流行使層次數(shù)據(jù)庫有再度走紅的跡象。 1970年代，IBM公司的一位研究員發(fā)表了一系列論文，

3、奠定了關(guān)系模型的理論基礎(chǔ)，他后來也獲得了圖靈獎。關(guān)系模型用數(shù)學(xué)理論奠定了關(guān)系數(shù)據(jù)庫的理論基礎(chǔ)，使關(guān)系數(shù)據(jù)庫的商業(yè)產(chǎn)品抽象級別比較高，而且簡單清晰，便于程序員理解和編程，到了1980年代便占據(jù)了市場的絕對主流，一直到現(xiàn)在也是如此。所以，大學(xué)本科階段的數(shù)據(jù)庫課程，講解的內(nèi)容幾乎都是這種易于理解和使用的關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，雖然它本身有很多先天缺陷，不如網(wǎng)狀數(shù)據(jù)庫和層次數(shù)據(jù)庫那樣可以自然的方式表示和處理數(shù)據(jù)，但簡單易用，受到了程序員等技術(shù)階層的擁戴。2 二維表格及其相互關(guān)系 什么是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫？如果講純數(shù)學(xué)的關(guān)系理論，是很難懂的，在這一章里不講理論，以后章節(jié)也盡量少講。【重要說明：國內(nèi)外的數(shù)據(jù)庫教材，用很多

4、篇幅講關(guān)系理論。但這門課的教學(xué)內(nèi)容以技術(shù)和技能為主，學(xué)術(shù)為輔，因為工程類專業(yè)的本科培養(yǎng)目標(biāo)是為社會提供優(yōu)質(zhì)工程師而不是研究人員。實際工作中，很多程序員知道關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本概念，也能熟練的編寫數(shù)據(jù)庫應(yīng)用程序，但沒幾個人能說清楚關(guān)系理論，雖然他們在大學(xué)也學(xué)過。這說明，純數(shù)學(xué)的關(guān)系理論對多數(shù)人的實際工作不重要，因為他們在實際工作中使用的是簡單易用的SQL語言等東西，這些東西的基礎(chǔ)是關(guān)系理論，但關(guān)系理論被數(shù)據(jù)庫開發(fā)商深深的隱藏在底層，數(shù)據(jù)庫的應(yīng)用程序員或數(shù)據(jù)庫管理員看到的是關(guān)系理論經(jīng)過層層轉(zhuǎn)換后的結(jié)果，不需要知道這些理論也能比較好的使用數(shù)據(jù)庫，比如常用的SQL語言便是關(guān)系理倫的轉(zhuǎn)換，當(dāng)然知道一點理論更

5、好，有利于素質(zhì)培養(yǎng)，后續(xù)章節(jié)也要適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合實際說一點理論，但盡量少說。有個別同學(xué)將來考研可能是數(shù)據(jù)庫方向，你得自學(xué)一點關(guān)系理論，課件講的很不夠，但對其它同學(xué)來說，課程講的理論夠用了。有一點要知道，計算機軟件的理論基礎(chǔ)多是由“不懂”計算機的數(shù)學(xué)家奠定的，而“懂得”計算機的計算機研究人員，多是做基礎(chǔ)理論到應(yīng)用的層層轉(zhuǎn)換工作。比如關(guān)系型數(shù)據(jù)庫，從關(guān)系理論到實用的SQL語言，數(shù)據(jù)庫開發(fā)商要做若干層轉(zhuǎn)換才可以，這些轉(zhuǎn)換工作有很高的技術(shù)含量，但使用SQL語言的程序員和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)管理員不需要知道這些轉(zhuǎn)換細(xì)節(jié)，他們要做的主要是怎樣利用數(shù)據(jù)庫去做應(yīng)用，為各行業(yè)的信息化提供應(yīng)用服務(wù)?！咳绻f大白話，關(guān)系數(shù)據(jù)庫是很

6、容易懂的，雖然不夠精確：關(guān)系數(shù)據(jù)庫的基本內(nèi)容是若干張二維表格，以及表格之間的關(guān)聯(lián)。下面建立幾張二維表格，并且建立表格之間的關(guān)系，從中說明關(guān)系數(shù)據(jù)庫的幾個基本概念。表1：學(xué)生表學(xué)號姓名出生日期性別籍貫院系10001張三1992.3.5男山東威海信工電子10006李四1992.6.30男河北滄州信工通訊11006王五1993.7.9男江蘇鎮(zhèn)江信工數(shù)媒我們很熟悉這種表格，表的第一行是“表頭”說明每一列“是什么:”，表的第2-4行是數(shù)據(jù)，每一行數(shù)據(jù)是一條“記錄”。“表頭”有一行就夠了，而記錄可以有很多行。注意“學(xué)號”這一列，學(xué)號是不允許重復(fù)的，根據(jù)學(xué)號可以唯一確定一條記錄。 表2：教師表教師工號姓名性

7、別院系9001劉一一女信工電子9210趙二二男信工計算機注意“工號”這一列，工號是不允許重復(fù)的，根據(jù)工號可以唯一確定一條記錄。表3：課程表（本學(xué)期課程及任課教師）課程號課程名開課單位教師工號3001數(shù)據(jù)庫信工90013400JAVA語言信工9210注意“課程號”這一列，是不允許重復(fù)的，根據(jù)課程號可以唯一確定一條記錄。表3的“教師工號”列和表2的“教師工號”列是關(guān)聯(lián)的，其數(shù)據(jù)只能來自表2。 表4：選課表自然序號課程號學(xué)號13001100012300110006330011100643400100015340010006 表4的“課程號”列與表3“課程表”關(guān)聯(lián)，其數(shù)據(jù)只能來自表3.表4的“學(xué)號”列

8、與表1“學(xué)生表”關(guān)聯(lián)，其數(shù)據(jù)只能來自表1表4的“自然序號”作用是唯一的確定一條記錄，因為其它列都不能唯一確定一條記錄，所以加上了這一列。3 從二維表格到關(guān)系型數(shù)據(jù)庫 上述的4張表及其關(guān)聯(lián)關(guān)系。便構(gòu)成了一個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的模型，將其輸入到某種關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)中，便是個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫。 下面給出幾個關(guān)系型數(shù)據(jù)庫術(shù)語的定義，這些定義是工程級別的，不很嚴(yán)格，但是容易理解。1. 一個關(guān)系數(shù)據(jù)庫是由若干二維表和表之間的關(guān)聯(lián)組成，這個庫也叫一個“實例(instance)”。2 表的第一行是“表頭”，它并不是數(shù)據(jù)，而是說明每一列的數(shù)據(jù)應(yīng)該“是什么”，以及取值范圍和其它約束條件，“表頭”的每個字段叫屬性(attrib

9、ute)，屬性的取值范圍及其他約束條件叫域（field）。屬性是描述數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，叫元數(shù)據(jù)。下面對表1到表4的屬性加上約束條件，使屬性的描述更加嚴(yán)格。表5：學(xué)生表學(xué)號姓名出生日期性別籍貫院系整數(shù)，不能為空字符串，最大長度10，可以重名日期類型字符串字符串，最大長度為20字符串，最大長度為1010001張三1992.3.5男山東威海信工電子10006李四1992.6.30男河北滄州信工通訊11006王五1993.7.9男江蘇鎮(zhèn)江信工數(shù)媒表6：教師表教師工號姓名性別院系整數(shù)，不能為空字符串，最大長度10，可以重名字符串字符串，最大長度為109001劉一一女信工電子9210趙二二男信工計算機表7：課程

10、表（本學(xué)期課程及任課教師）課程號課程名開課單位教師工號整數(shù)，不能為空字符串，最大長度10，可以重名字符串，最大長度為103001數(shù)據(jù)庫信工90013400JAVA語言信工9210 表8：選課表自然序號課程號學(xué)號整數(shù)，不能為空13001100012300110006330011100643400100015340010006 3 每個表的各個屬性不能重名，不同表的屬性可以重名。一個表也可以叫一個關(guān)系，表中的數(shù)據(jù)，有的是本表實體的數(shù)據(jù)，有的是與其它表的聯(lián)系，比如“表8：選課表”，“課程號”和“學(xué)號”列是聯(lián)系。4 每張表從第二行往后是數(shù)據(jù)部分、每一行叫一條記錄，或一個元組。記錄中的每一列可以叫一個字

11、段。關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的主要任務(wù)是，根據(jù)用戶輸入的條件，增加、刪除、修改、查詢相應(yīng)的記錄，這些工作多數(shù)是由一種可編程的數(shù)據(jù)庫語言-SQL語言去完成。SQL語言是比高級語言還高級的超級語言，比較容易學(xué)，后面的課程主要講SQL語言。5 每張表至少應(yīng)該有一個，也可以有多個屬性，可以唯一的確定一條記錄，這種屬性叫候選鍵（candidate key）,比如，表5：“學(xué)生表”的“學(xué)號”肯定是候選鍵，而“姓名”如果加上不允許重復(fù)的約束條件，也是候選鍵，否則不是。6 當(dāng)一個表中有多個候選鍵，可以從中任選一個作為主鍵(prime key) ，當(dāng)一個表只有一個候選鍵，它自然就是主鍵。主鍵可以是數(shù)值，可以是字符串或其它類

12、型，但無論如何主鍵的值不能為空，不同記錄的主鍵值也不能重復(fù)。7 外鍵（foreign key）：在本表中是主鍵，而在其它表中可能不是主鍵，叫外鍵。比如，“表8：選課表”的“課程號”和“學(xué)號”在該表中都不是主鍵，是可以重復(fù)的。而在“表7：課程表”和“表5：學(xué)生表”中，卻是各自的主鍵。外鍵說明了一個表和另一個表的關(guān)聯(lián)，是關(guān)系數(shù)據(jù)庫中重要的鍵。比如在查詢“表8：選課表”的記錄時，可以根據(jù)該表的“課程號”和“學(xué)號”關(guān)聯(lián)查詢其它表中的課程名和學(xué)生姓名，這種關(guān)聯(lián)查詢是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的重要特性。課后習(xí)題：=【注意：每一章后面的課后習(xí)題，是作業(yè)，也是期末考試主要的題源，期末試卷中約50分的試題就從這些題目中選取

13、】1各用一句話說明以下概念 關(guān)系數(shù)據(jù)庫，實例，屬性，域，記錄（元組），候選鍵，主鍵，外鍵實驗1 使用MS SQL Server創(chuàng)建及管理關(guān)系數(shù)據(jù)庫【注意：每一章后面的實驗，是上機實驗內(nèi)容，也是期末考試題源，期末試卷中約20分的試題是實驗，主要是測試你是否做了上機實驗】 在目前的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用中，關(guān)系型數(shù)據(jù)庫占了絕對優(yōu)勢。這門課程講解和實驗的主要內(nèi)容也是關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的概念及其SQL語言。在關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的商用產(chǎn)品中，主要有Oracle，IBM DB2，MS SQL Server，MySQL（免費）等幾個系列，每個系列又有不同版本，涵蓋了高端的企業(yè)級應(yīng)用到底端的部門級應(yīng)用，此外還有MS Access(含

14、在Office套件中)等桌面版關(guān)系型數(shù)據(jù)庫、智能手機嵌入式關(guān)系數(shù)據(jù)庫等等。他們遵循相同的概念和設(shè)計原理，也都支持SQL語言，但具體操作方式有很多不同。上機實驗只用其中一種：MS SQL Server。MS SQL Server主要有2005,2008,2012等“年份系列”版本，每個年份系列又大致可分為以下幾個版本：精簡版（express edition）：免費的，可用于學(xué)習(xí)及小型應(yīng)用。標(biāo)準(zhǔn)版（standard edition）：適合中小企業(yè)的收費版本。企業(yè)版（enterprise edition）：適合企業(yè)級應(yīng)用，價格昂貴。此外，SQL Server還有網(wǎng)絡(luò)版，開發(fā)版，評估版等等。在課堂上演

15、示使用的是SQL Server2005精簡版（express edition）。對于本課程（數(shù)據(jù)庫入門課程來說，使用這個版本足夠了，而且不侵權(quán)。課堂演示使用的版本可能與實驗室安裝的SQL Server版本不同，但這無關(guān)緊要，只是在操作界面上有所差異而已。SQL Server2005精簡版可以從微軟網(wǎng)站免費下載，需要下載2個文件：1個是SQL Server數(shù)據(jù)庫，另一個是數(shù)據(jù)庫管理工具-前者安裝在服務(wù)器上，安裝完成后基本不用變動了；后者可以安裝在服務(wù)器或另一臺客戶機上，它的作用是管理服務(wù)器上的數(shù)據(jù)庫，是用戶經(jīng)常操作的。這2個文件已經(jīng)放在課程FTP上，同學(xué)們可以從FTP下載到自己的電腦上。這個版本

16、的功能足以滿足課程需要。下面演示SQL Server2005精簡版的安裝。1 首先安裝數(shù)據(jù)庫 （圖“實驗1-1）安裝到這一步時，最好如圖選擇“混合模式”（如果安裝時不選，安裝完后還能修改）。如上圖，用戶登錄SQL Server有兩種身份驗證模式：（1）windows 身份驗證：相對于混合模式更加安全，僅根據(jù)用戶的windows權(quán)限來進行身份驗證，稱為“信任連接”，但是在遠(yuǎn)程連接的時候會因驗證的緣故，無法登陸。（2）混合模式驗證：當(dāng)本地用戶登錄時采用windows身份驗證建立信任連接，當(dāng)遠(yuǎn)程用戶訪問時由于未通過windows身份認(rèn)證而進行sql server認(rèn)證（默認(rèn)使用用戶名sa登錄，sa是S

17、QL Server為數(shù)據(jù)庫管理員特設(shè)的用戶名，改用戶名不能修改），建立“非信任連接”，從而使得遠(yuǎn)程用戶也可以登錄。數(shù)據(jù)庫安裝完成后，按“開始所有程序”出現(xiàn)以下界面：（圖“實驗1-2）不用更改其中的設(shè)置，繼續(xù)安裝數(shù)據(jù)庫管理工具。2 然后安裝數(shù)據(jù)庫管理工具 該管理工具可以與數(shù)據(jù)庫安裝在同一臺機器（服務(wù)器）上，也可以安裝在另一臺機器（客戶機）上遠(yuǎn)程管理數(shù)據(jù)庫，在實際應(yīng)用中遠(yuǎn)程管理更常見，但在課堂上還是安裝在同一臺機器上吧。 安裝完成后，按“開始所有程序”出現(xiàn)以下界面：（圖“實驗1-3）進入管理工具（Management Studio），鏈接數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，出現(xiàn)以下界面，以后的演示及實驗主要在這個界面下

18、進行了：（圖“實驗1-4）SQL Server允許建立多個數(shù)據(jù)庫，每個數(shù)據(jù)庫叫一個“實例”，有四個重要的系統(tǒng)級數(shù)據(jù)庫是安裝時自動創(chuàng)建好的:master,model,msdb,tempdb，我們原則上不要改動它們.（1）master:記錄SQL Server系統(tǒng)的所有系統(tǒng)級信息,包括實例范圍的元數(shù)據(jù),端點,鏈接服務(wù)器和系統(tǒng)配置設(shè)置,還記錄其他數(shù)據(jù)庫是否存在以及這些數(shù)據(jù)問文件的位置等等.如果master不可用,數(shù)據(jù)庫將不能啟動.（2）model:用在SQL Server 實例上創(chuàng)建的所有數(shù)據(jù)庫的模板。因為每次啟動 SQL Server 時都會創(chuàng)建 tempdb，所以 model 數(shù)據(jù)庫必須始終存在

19、于 SQL Server 系統(tǒng)中。（3）msdb:由SQL Server 代理用來計劃警報和作業(yè)。（4）tempdb:是連接到 SQL Server 實例的所有用戶都可用的全局資源，它保存所有臨時表,臨時工作表,臨時存儲過程,臨時存儲大的類型,中間結(jié)果集,表變量和游標(biāo)等。另外，它還用來滿足所有其他臨時存儲要求3 建立一個新的數(shù)據(jù)庫（或者說新建一個數(shù)據(jù)庫實例） 【注意：在課件中，我沒有將每個操作步驟說得很清楚，但將實驗要求說得很明確。這樣有利于同學(xué)們自我發(fā)揮和互相交流。在大學(xué)的學(xué)習(xí)生活中，同學(xué)的互相交流極為重要】 下面，將課件表5,6,7,8錄入到SQL Server2005精簡版（expres

20、s edition）系統(tǒng)，將紙上設(shè)計的數(shù)據(jù)庫變成計算機上的數(shù)據(jù)庫。3.1 建立一個數(shù)據(jù)庫（實例）數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫名字為“實驗1” 進入（圖“實驗1-4）的界面，創(chuàng)建新數(shù)據(jù)庫“實驗1”。 3.2 分別創(chuàng)建4個表：學(xué)生表，教師表，課程表，選課表 的列（屬性）和約束條件（域），這一步是創(chuàng)建表的結(jié)構(gòu)（元數(shù)據(jù)，俗稱表頭），先不要錄入數(shù)據(jù)。 右鍵 實驗1下面的 表-新建表，分別輸入表名、列（屬性）和類型。 下圖是 學(xué)生表 的創(chuàng)建截圖，其中表名在截圖的由側(cè)。其它幾個表的創(chuàng)建與之類似。全部4個表創(chuàng)建完后，可以看到以下界面圖：3.4 分別定義每個表的主鍵 右鍵 學(xué)生表設(shè)計，右鍵學(xué)號設(shè)置主鍵，學(xué)號左側(cè)出現(xiàn)鑰匙圖標(biāo)，

21、這就是主鍵。其它幾個表的主鍵設(shè)置類似。3.5 分別定義 課程表、選課表 的外鍵這個實驗的操作稍微復(fù)雜一些。（1）課程表 只有一個外鍵“教師工號”，與教師表的主鍵“教師工號”關(guān)聯(lián)。可以這樣錄入關(guān)聯(lián)： 右鍵 課程表設(shè)計；在設(shè)計窗口中右鍵 教師工號-關(guān)系，在下面的界面中錄入關(guān)聯(lián)關(guān)系：（2）選課表 有兩個外鍵： 外鍵“課程號”與課程表的主鍵“課程號”關(guān)聯(lián)； 外鍵“學(xué)號”與學(xué)生表的主鍵“學(xué)號”關(guān)聯(lián)。右鍵 課程表設(shè)計；在設(shè)計窗口中右鍵 任一列-關(guān)系，在下面的界面中錄入兩個關(guān)聯(lián)關(guān)系：3.6 為每個表錄入幾行數(shù)據(jù) 右鍵表名打開表，便可以可以錄入數(shù)據(jù)， 注意，課程表有一個外鍵、選課表有兩個外鍵，外鍵這一列的取值是有要求的：只能取外鍵在本表中的值，否則系統(tǒng)會有錯誤提示，比如：表7：課程表（本學(xué)期課程及任課教師）課程號課程名開課單位教師工號3001數(shù)據(jù)庫信工90013400JAVA語言信工9210“教師