《数据库基础语法》1. 在SQL的世界里一切都是关系

楔子

SQL 是每个开发人员都应该掌握的，很多人可能觉得 SQL 没啥大不了的，但是说真的，SQL要是写好了，是很厉害的。下面我们来从零开始学习SQL。

基本概念

正如 Linux 中一切皆文件，Python中一切皆对象，SQL（Structured Query Language，结构化查询语言）中可以把一切都看成是关系。我们来看看一些概念：

 
关系型数据库：

关系型数据库（Relational database）是指基于关系模型的数据库。关系模型由关系数据结构、关系操作集合、关系完整性约束三部分组成。

 
数据结构：

关系模型中，用于存储数据的逻辑结构称为 关系（Relation）；对于使用者而言，关系就是 二维表（Table）。

以下是一张员工信息表，知道 Excel 的人肯定会很熟悉，因为它和 Excel 的结构非常类似，由 行（Row）和 列（Column）组成。

关系型数据库中还有一些常见的概念：

• 关系，也称为表，用于表示现实世界中的实体（Entity）或者实体之间的联系（Relationship）。举例来说，一个公司的员工、部门和职位都是实体，分别对应员工信息表、部门信息表和职位信息表；销售的产品和订单都是实体，同时它们之间存在联系，对应订单明细表。
• 行，也称为记录（Record），代表了关系中的单个实体。上图中pk为 8 的数据行存储了id 为 "01010009350" 的相关信息。关系（表）可以看作是由行组成的集合。
• 列，也称为字段（Field），表示实体的某个属性。上图中的第二列包含了员工的id。表中的每个列都有一个对应的数据类型，常见的数据类型包括字符类型、数字类型、日期时间类型等。

 
操作集合：

有了关系结构之后，就需要定义基于关系的数据操作。

常见的数据操作包括：增加（Create）、查询（Retrieve）、更新（Update）、以及删除（Delete），它们统称为：增删改查（CRUD）

其中，使用最多、也最复杂的操作就是查询，具体来说包括：选择（Selection）、投影（Projection）、并集（Union）、交集（Intersection）、差集（Exception）以及 笛卡尔积（Cartesian product）等等，我们后面会介绍如何使用 SQL 语句完成以上各种数据操作。

为了维护数据的完整性或者满足业务需求，关系模型还定义了完整性约束。

 
完整性约束：

关系模型中定义了三种完整性约束：实体完整性、参照完整性、以及 用户定义完整性。

• 实体完整性是指表的主键字段不能为空。现实中的每个实体都具有唯一性，比如每个人都有唯一的身份证号；在关系数据库中，这种唯一标识每一行数据的字段称为主键（Primary Key），主键字段不能为空。每个表可以有且只能有一个主键。但是一个主键不一定只对应一个字段，也可以是多个字段共同组合成联合主键，但它仍然是一个主键
• 参照完整性是指外键参照的完整性。外键（Foreign Key）代表了两个表之间的关联关系，比如员工属于某个部门；因此员工表中存在部门编号字段，引用了部门表中的部门编号字段。对于外键引用，被引用的数据必须存在，员工不可能属于一个不存在的部门；删除某个部门之前，也需要对部门中的员工进行相应的处理。
• 用户定义完整性是指基于业务需要自定义的约束。非空约束（NOT NULL）确保了相应的字段不会出现空值，例如员工一定要有姓名；唯一约束（UNIQUE）用于确保字段中的值不会重复，每个员工的电子邮箱必须唯一；检查约束（CHECK）可以定义更多的业务规则。例如，薪水必须大于 0 ，字符必须大写等；默认值（DEFAULT）用于向字段中插入默认的数据。

另外我们说的 SQL 其实是一个工业标准，或者说它指的是操作数据库中的二维表时所使用的语言，而不同种类的关系型数据库的 SQL 也是不同的，但是它们大致都是一样的。常见的数据库一般有 MySQL、Oracle、PostgreSQL、SQL Server，我们后续介绍的 SQL，这四种数据库都支持，如果不支持，我们单独指出来。

SQL 的语法特性

SQL 是一种声明性的编程语言，语法接近于自然语言（英语）。通过几个简单的英文单词，例如 SELECT、INSERT、UPDATE、CREATE、DROP 等，来完成大部分的数据库操作。以下是一个简单的查询示例，这里只是提前感受一下 SQL，具体的语法细节我们后面会说：

SELECT emp_id, emp_name, salary
FROM employee
WHERE salary > 10000
ORDER BY emp_id;

即使没有学过 SQL 语句，但只要知道几个单词的意思，就能明白该语句的作用。它查询员工表（employee）中月薪（salary）大于 10000 的员工，返回工号、姓名以及月薪，并且按照工号进行排序。可以看出，SQL 语句非常简单直观。

以上查询中的 SELECT、FROM 等称为关键字（也称为子句），一般大写；表名、列名等内容一般小写；分号表示语句的结束。其实 SQL 语句的关键字、以及内置的函数是不区分大小写的，但是遵循一定的规则可以让代码更容易阅读。

对于 SQL 语句而言，它所操作的对象是一个集合（表），操作的结果也是一个集合（表）。例如以下查询：

SELECT emp_id, emp_name, salary
FROM employee;

其中 employee 是一个表，它是该语句查询的对象；同时，查询的结果也是一个表。所以，我们可以继续扩展该查询：

SELECT emp_id, emp_name, salary
FROM (
         SELECT emp_id, emp_name, salary
         FROM employee
     ) as t;

我们将括号中的查询结果（取名为 t）作为输入值，传递给了外面的查询，最终整个语句的结果仍然是一个表。这种嵌套在其他语句中的查询就是子查询（Subquery），后续我们会详细介绍。

总之，SQL 中的查询可以完成各种数据操作，例如过滤转换、分组汇总、排序显示等；但是它们本质上都是针对表的操作，结果也是表。

不仅仅是查询语句，SQL 中的插入、更新和删除都以集合为操作对象。我们再看一个插入数据的示例：

CREATE TABLE t(id INTEGER);

-- 适用于 MySQL、SQL Server 以及 PostgreSQL
INSERT INTO t(id)
VALUES (1), (2), (3);

我们首先使用 CREATE TABLE 语句创建了一个表，然后使用 INSERT INTO 语句插入数据。在执行插入操作之前，会在内存中创建一个包含 3 条数据的临时集合（表），然后将该集合插入目标表中。由于我们通常一次插入一条数据，以为是按照数据行进行插入；但实际上，一条数据也是一个集合，只不过它只有一个元素而已。

Oracle 不支持以上插入多行数据的语法，可以使用下面的插入语句：

-- 适用于 Oracle
INSERT INTO t(id)
SELECT 1 FROM DUAL
UNION ALL 
SELECT 2 FROM DUAL
UNION ALL
SELECT 3 FROM DUAL;

UNION ALL 是 SQL 中的并集运算，用于将两个集合组成一个更大的集合。此外，SQL 还支持交集运算（INTERSECT）、差集运算（EXCEPT）以及笛卡儿积（Cartesian product）。我们后面会慢慢介绍。