MySQL8.0資料庫基礎教程(二)-理解"關係"

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1 SQL 的哲學形如 Linux 哲學一切都是文件，在 SQL 領域也有這樣一條至理名言 2 關係資料庫所謂關係資料庫（Relational database）是創建在關係模型基礎上的資料庫，藉助於集合代數等數學概念和方法來處理資料庫中的數據。現實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯繫均用關 ...

1 SQL 的哲學

形如 Linux 哲學一切都是文件，在 SQL 領域也有這樣一條至理名言

一切都是關係

2 關係資料庫

所謂關係資料庫（Relational database）是創建在關係模型基礎上的資料庫，藉助於集合代數等數學概念和方法來處理資料庫中的數據。

現實世界中的各種實體以及實體之間的各種聯繫均用關係模型表示。現如今雖然對此模型有一些批評意見，但它還是數據存儲的傳統標準。標準數據查詢語言SQL就是一種基於關係資料庫的語言，這種語言執行對關係資料庫中數據的檢索和操作。

關係模型由關係數據結構、關係操作集合、關係完整性約束三部分組成。

2.1 數據結構

表（關係Relation）
以列（值組Tuple）和行（屬性Attribute）的形式組織起來的數據的集合。一個資料庫包括一個或多個表（關係Relation）。例如，可能有一個有關作者信息的名為authors的表（關係Relation）。每行（屬性Attribute）都包含特定類型的信息，如作者的姓氏。每列（值組Tuple）都包含有關特定作者的所有信息：姓、名、住址等等。在關係型資料庫當中一個表（關係Relation）就是一個關係，一個關係資料庫可以包含多個表（關係Relation）
行
也稱為記錄（Record），代表了關係中的單個實體。
列
也稱為欄位（Field），表示實體的某個屬性。表中的每個列都有一個對應的數據類型，常見的數據類型包括字元類型、數字類型、日期時間類型等。

2.2 操作集合
關係模塊中常用的操作包括：
增加（Create）
查詢（Retrieve）
更新（Update）
刪除（Delete）

其中，使用最多、也最複雜的操作就是數據查詢，具體來說包括

選擇（Selection）
投影（Projection）
並集（Union）
交集（Intersection）
差集（exception）
笛卡兒積（Cartesian product）
...

2.3 完整性約束

完整性約束包括

2.3.1 實體完整性(Entity integrity)

實體完整性（是關係模型中資料庫完整性三項規則的其中之一。實體完整性這項規則要求每個數據表都必須有主鍵，而作為主鍵的所有欄位，其屬性必須是獨一及非空值。

在關係資料庫中，唯一標識每一行數據的欄位稱為主鍵（Primary Key），主鍵欄位不能為空。每個表有且只能有一個主鍵。

2.3.2 參照完整性

又稱引用完整性，是數據的屬性，用以表明引用的有效。參照的完整性不允許關係中有不存在的實體引用。參照完整性與實體完整性二者，皆是關係模型必須滿足的完整性約束條件，其目的在於保證數據的一致性。

外鍵的參照完整性。

外鍵（Foreign Key）代表了兩個表之間的關聯關係
比如員工屬於某個部門；因此員工表中存在部門編號欄位，引用了部門表中的部門編號欄位。對於外鍵引用，被引用的數據必須存在，員工不可能屬於一個不存在的部門；刪除某個部門之前，也需要對部門中的員工進行相應的處理。

2.3.3 用戶定義完整性

基於業務需要自定義的約束。

非空約束（NOT NULL）
確保了相應的欄位不會出現空值，例如員工一定要有姓名
唯一約束（UNIQUE）
用於確保欄位中的值不會重覆，每個員工的電子郵箱必須唯一
檢查約束（CHECK）
可以定義更多的業務規則，例如，薪水必須大於 0 ，字元必須大寫等
預設值（DEFAULT）
用於向欄位中插入預設的數據。

MySQL 中只有 InnoDB 存儲引擎支持外鍵約束；MySQL 8.0.16 增加了對檢查約束的支持。因此我們強大的 MySQL 支持以上所有約束。

從 MySQL 5.5 開始預設使用 InnoDB 存儲引擎，支持事務處理（ACID）、行級鎖定、故障恢復、多版本併發控制（MVCC）以及外鍵約束等

3 SQL：面向集合編程

3.1 語法特性

SQL 是一種聲明性的編程語言，語法接近於自然語言（英語）。通過幾個簡單的英文單詞，例如 SELECT、INSERT、UPDATE、CREATE、DROP 等，完成大部分的資料庫操作。

簡單的查詢示例

可以看出，SQL 簡單直觀。
以上查詢中的 SELECT、FROM 等稱為關鍵字（也稱為子句），一般大寫
表名、列名等內容一般小寫
分號（;）表示語句的結束

SQL 語句不區分大小寫，但是遵循一定的規則可以讓代碼更容易閱讀。

SQL 是一種聲明式的語言，聲明式語言的主要思想是告訴電腦想要什麼結果（what），但不指定具體怎麼做。這類語言還包括 HTML、正則表達式以及函數式編程等。

3.2 面向集合

對於 SQL 語句而言，它所操作的對象是一個集合（表），操作的結果也是一個集合（表）。例如以下查詢：

SELECT emp_id, emp_name, salary
  FROM employee;

其中 employee 是一個表，它是該語句查詢的對象；同時，查詢的結果也是一個表。所以，我們可以繼續擴展該查詢：

SELECT emp_id, emp_name, salary
  FROM (
       SELECT emp_id, emp_name, salary
         FROM employee
       ) dt;

我們將括弧中的查詢結果（取名為 dt）作為輸入值，傳遞給了外面的查詢；最終整個語句的結果仍然是一個表。

SQL 中的查詢可以完成各種數據操作，例如過濾轉換、分組彙總、排序顯示等；但是它們本質上都是針對錶的操作，結果也是表。

不僅僅是查詢語句，SQL 中的插入、更新和刪除都以集合為操作對象。我們再看一個插入數據的示例：

CREATE TABLE t(id INTEGER);

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

我們首先使用 CREATE TABLE 語句創建了一個表，然後使用 INSERT INTO 語句插入數據。在執行插入操作之前，會在記憶體中創建一個包含 3 條數據的臨時集合（表），然後將該集合插入目標表中。由於我們通常一次插入一條數據，以為是按照數據行進行插入；實際上，一條數據也是一個集合，只不過它只有一個元素而已。

UNION ALL 是 SQL 中的並集運算，用於將兩個集合組成一個更大的集合。此外，SQL 還支持交集運算（INTERSECT）、差集運算（EXCEPT）以及笛卡兒積（Cartesian product）

4 資料庫案例

包含 3 個表：員工表（employee）、部門表（department）和職位表（job）。

結構圖，也稱為實體-關係圖（Entity-Relational Diagram）

5 總結

關係模型中定義了一個簡單的數據結構，即關係（表），用於存儲數據。SQL 是關係資料庫的通用標準語言，通過聲明的方式執行數據定義、數據操作、訪問控制等。
記住，對於 SQL，一切都是關係（表）。

參考

《資料庫系統概念（原書第6版）》
關係資料庫
SQL 從入門到精通
實體完整性
參照完整性

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