MySQL8.0数据库基础教程(二)-理解"关系"

1 SQL 的哲学

形如 Linux 哲学一切都是文件，在 SQL 领域也有这样一条至理名言

一切都是关系

2 关系数据库

所谓关系数据库（Relational database）是建立在关系模型基础上的数据库，借助于集合代数等数学概念和方法来处理数据库中的数据。

现实世界中的各类实体以及实体之间的各类联系均用关系模型表示。现现在虽然对此模型有一些批评意见，但它仍是数据存储的传统标准。标准数据查询语言SQL就是一种基于关系数据库的语言，这种语言执行对关系数据库中数据的检索和操做。

关系模型由关系数据结构、关系操做集合、关系完整性约束三部分组成。

2.1 数据结构

• 表（关系Relation）
  以列（值组Tuple）和行（属性Attribute）的形式组织起来的数据的集合。一个数据库包括一个或多个表（关系Relation）。例如，可能有一个有关做者信息的名为authors的表（关系Relation）。每行（属性Attribute）都包含特定类型的信息，如做者的姓氏。每列（值组Tuple）都包含有关特定做者的全部信息：姓、名、住址等等。在关系型数据库当中一个表（关系Relation）就是一个关系，一个关系数据库能够包含多个表（关系Relation）
• 行
  也称为记录（Record），表明了关系中的单个实体。

• 列
  也称为字段（Field），表示实体的某个属性。表中的每一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。

  2.2 操做集合

  关系模块中经常使用的操做包括：
• 增长（Create）
• 查询（Retrieve）
• 更新（Update）

• 删除（Delete）

其中，使用最多、也最复杂的操做就是数据查询，具体来讲包括

• 选择（Selection）
• 投影（Projection）
• 并集（Union）
• 交集（Intersection）
• 差集（exception）
• 笛卡儿积（Cartesian product）
• ...

2.3 完整性约束

完整性约束包括

2.3.1 实体完整性(Entity integrity)

实体完整性（是关系模型中数据库完整性三项规则的其中之一。实体完整性这项规则要求每一个数据表都必须有主键，而做为主键的全部栏位，其属性必须是独一及非空值。

在关系数据库中，惟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。每一个表有且只能有一个主键。

2.3.2 参照完整性

又称引用完整性，是数据的属性，用以代表引用的有效。参照的完整性不容许关系中有不存在的实体引用。参照完整性与实体完整性两者，皆是关系模型必须知足的完整性约束条件，其目的在于保证数据的一致性。

外键的参照完整性。

• 外键（Foreign Key）表明了两个表之间的关联关系
  好比员工属于某个部门；所以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；删除某个部门以前，也须要对部门中的员工进行相应的处理。

2.3.3 用户定义完整性

基于业务须要自定义的约束。

• 非空约束（NOT NULL）
  确保了相应的字段不会出现空值，例如员工必定要有姓名

• 惟一约束（UNIQUE）
  用于确保字段中的值不会重复，每一个员工的电子邮箱必须惟一

• 检查约束（CHECK）
  能够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。

MySQL 中只有 InnoDB 存储引擎支持外键约束；MySQL 8.0.16 增长了对检查约束的支持。所以咱们强大的 MySQL 支持以上全部约束。

从 MySQL 5.5 开始默认使用 InnoDB 存储引擎，支持事务处理（ACID）、行级锁定、故障恢复、多版本并发控制（MVCC）以及外键约束等

3 SQL：面向集合编程

3.1 语法特性

SQL 是一种声明性的编程语言，语法接近于天然语言（英语）。经过几个简单的英文单词，例如 SELECT、INSERT、UPDATE、CREATE、DROP 等，完成大部分的数据库操做。

• 简单的查询示例
  
  能够看出，SQL 简单直观。

• 以上查询中的 SELECT、FROM 等称为关键字（也称为子句），通常大写
• 表名、列名等内容通常小写

• 分号（;）表示语句的结束

SQL 语句不区分大小写，可是遵循必定的规则可让代码更容易阅读。

SQL 是一种声明式的语言，声明式语言的主要思想是告诉计算机想要什么结果（what），但不指定具体怎么作。这类语言还包括 HTML、正则表达式以及函数式编程等。

3.2 面向集合

对于 SQL 语句而言，它所操做的对象是一个集合（表），操做的结果也是一个集合（表）。例如如下查询：

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。因此，咱们能够继续扩展该查询：

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

咱们将括号中的查询结果（取名为 dt）做为输入值，传递给了外面的查询；最终整个语句的结果仍然是一个表。

SQL 中的查询能够完成各类数据操做，例如过滤转换、分组汇总、排序显示等；可是它们本质上都是针对表的操做，结果也是表。

不只仅是查询语句，SQL 中的插入、更新和删除都以集合为操做对象。咱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);

咱们首先使用 CREATE TABLE 语句建立了一个表，而后使用 INSERT INTO 语句插入数据。在执行插入操做以前，会在内存中建立一个包含 3 条数据的临时集合（表），而后将该集合插入目标表中。因为咱们一般一次插入一条数据，觉得是按照数据行进行插入；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。

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）

4 数据库案例

包含 3 个表：员工表（employee）、部门表（department）和职位表（job）。

• 结构图，也称为实体-关系图（Entity-Relational Diagram）
  

  5 总结

  关系模型中定义了一个简单的数据结构，即关系（表），用于存储数据。SQL 是关系数据库的通用标准语言，经过声明的方式执行数据定义、数据操做、访问控制等。
  记住，对于 SQL，一切都是关系（表）。

参考

• 《数据库系统概念（原书第6版）》
• 关系数据库
• SQL 从入门到精通
• 实体完整性
• 参照完整性