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第三阶段数据库-6：sql中函数，多表查询，运算符，索引，约束

news 2025/8/22 16:12:48

0821：

1_Sql 里面常用的函数

（1）Count 计数

select Count(*) from Students;-- 返回Students表中行数
select count(distinct customer_id) from orders--不重复客户数

（2）len()：长度

select len('张三')--2
select len(StuName) from Students--返回Students表中每个StuName的长度

（3）str()：将数值转换为字符数据，可以指定长度和精度，

参数1为需要转换的数值，

参数2为最多字符串的总长度（包含数字和小数点，空格），默认为10

参数3为小数的位数，默认为0

注：如果指定的 length 小于数值的实际长度，会返回 ** 表示溢出。 结果字符串会靠右对齐，不足的长度会用空格填充。

select str(123.12345,6,2)--123.12
select str(123.12345,8,3)--123.123
select str(123.12345,10,3)--123.123

（4）cast()：实现数据类型的显示转换

select cast('2024-09-10' as date); -- 字符串 → 日期
select cast(quantity as varchar(50))from t; -- 数字 → 字符串

（5）convert()：类型转换 + 格式化（非标准扩展）

select convert(varchar,getDate(),120);-- 2025-08-21 15:30:00

（6）getdate()：获取当前时间

select getdate();

2_sql 多表查询

（1）as 设置别名

--给列设置别名
select  Phone as '手机号'  from CustomerInfo
--给整张表设置别名
select * from CustomerInfo as c

（2）连接分类

  • 外连接(outer)

    • 左连接：Left，左表为主，返回左表中的所有行，如果左表中行在右表中没有匹配行，则结果中右表中的列返回空值。

    • 右连接，right，右表为主，返回右表中的所有行，如果右表中行在左表中没有匹配行，则结果中左表中的列返回空值。

    • 全连接：返回左表和右表中的所有行。当某行在另一表中没有匹配行，则另一表中的列返回空值

  • 内连接（inner）

    • 等值连接：在连接条件中使用等于号（=）运算符，其查询结果中列出被连接表中的所有列，包括其中的重复列。

    • 不等链接：在连接条件中使用除等于号之外运算符（>、<、<>、>=、<=、!>和!<）

  • 交叉连接

    • 不带where条件子句：它将会返回被连接的两个表的笛卡尔积，返回结果的行数等于两个表行数的乘积（例如：T_student和T_class，返回4*4=16条记录），如果带where，返回或显示的是匹配的行数

    • 有where子句：往往会先生成两个表行数乘积的数据表，然后才根据where条件从中选择。cross join后加条件只能用where,不能用on

--多表查询
--外连接
--左连
select * from CustomerInfo as C
left outer join AddressInfo as A on C.AddressId=A.AddressId;
--左连
--as 可以省略，outer也可以省略，默认为outer
select * from CustomerInfo as C
left join UserInfo U on C.CreateUaerId=U.UserId;
--右连接
select * from CustomerInfo as C
right join UserInfo U on C.CreateUserId=U.UserId;
--全连接
select * from CustomerInfo as C
full join UserInfo U on C.CreateUserId=U.UserId;
--设置显示的列
select C.CustomerId,C.CustomerName,C.Sex,C.Age,C.Phone,A.ProvinceName,A.City,A.Area from CustomerInfo as  C 
left outer  join AddressInfo as A on C.AddressId=A.AddressId;
--列可使用+显示在一列
select C.CustomerId,C.CustomerName,C.Sex,C.Age,C.Phone,A.ProvinceName+A.City+A.Area   DataiAddress from CustomerInfo as  C 
left  outer  join AddressInfo as A on C.AddressId=A.AddressId;
​
--内连接
--等值连接
select * from CustomerInfo as  C 
inner   join UserInfo U  on  C.CreateUserId=U.UserId;
--不等连接
select * from CustomerInfo as C
inner join UserInfo U on CreateUserId<>U.UserId;
--不等连接
select C.CustomerId,C.CustomerName,C.AddressId,A.AddressId, A.ProvinceName+A.City+A.Area as  DataiAddress from CustomerInfo as C
inner join AddressInfo as A on C.AddressId<>A.AddressId;
​
--交叉连接
--不带where
select C.CustomerId,C.CustomerName,C.Age,A.AddressId, A.ProvinceName+A.City+A.Area as  DataiAddress  from CustomerInfo as C 
cross join  AddressInfo as A
--带where
select C.CustomerId,C.CustomerName,C.Age,A.AddressId, A.ProvinceName+A.City+A.Area as  DataiAddress  from CustomerInfo as C 
cross join  AddressInfo as A where C.AddressId=A.AddressId;

3_Sql中的运算符

（1）sql中许多运算符与C#中类似，下面列举与c#中不同的并于c#中做对比

运算符sqlc#
=等于赋值
<>不等于!=
and和&&
or或||
Not取反！
between如果操作数在某个范围之内，则结果为 TRUE
in表达式的值是否在指定的列表或子查询结果中
like字符串模式匹配的运算符

4_Sql中的索引

（1）SQL Server 中的索引主要可以从数据结构和存储特性两个维度进行分类。下图清晰地展示了其分类体系：

4.1_按数据结构分类 (核心分类)

（1）聚集索引 (Clustered Index)

  • 定义：决定了表中数据的物理存储顺序。表的数据行本身就在磁盘上按照聚集索引键的顺序进行排序和存储。

  • 特点：

    • 一个表只能有一个聚集索引，因为数据本身只能按一种顺序物理存储。

    • 聚集索引的叶子节点就是实际的数据页。找到索引键也就找到了完整的数据行。

    • 创建主键（PRIMARY KEY）时，如果表上还没有聚集索引，SQL Server 默认会自动将其创建为聚集索引（除非特别指定为非聚集）。

  • 何时使用：非常适合用于范围查询（如 between, >, <）、经常用 order by 排序的列、以及返回大量结果集的查询。

  • 示例：

    -- 创建表时定义聚集索引（通常作为主键）
CREATE TABLE Employees (EmployeeID INT PRIMARY KEY CLUSTERED, -- 聚集索引FirstName NVARCHAR(50),LastName NVARCHAR(50)
);-- 在现有表上创建聚集索引
CREATE CLUSTERED INDEX IX_Employees_LastName
ON Employees (LastName);

(2). 非聚集索引 (Nonclustered Index)

  • 定义：索引的结构与数据存储的结构完全分离。非聚集索引的键值顺序和数据行的物理顺序无关。

  • 特点：

    • 一个表可以有最多 999 个非聚集索引。

    • 非聚集索引的叶子节点不包含实际的数据行，而是包含索引键值和一个指向该行数据存储位置的行定位器。

      • 如果表有聚集索引，行定位器就是该行的聚集索引键。

      • 如果表是堆（没有聚集索引），行定位器就是指向数据行的行标识符 (RID)。

    • 查询时，如果非聚集索引不能覆盖所有需要的列，就需要通过行定位器去查找（Lookup） 数据页，这是一个额外的开销操作（称为 Key Lookup 或 RID Lookup）。

  • 何时使用：非常适合用于点查询（精确匹配）、覆盖查询、以及WHERE子句或JOIN条件中常用的列。

  • 示例：

    -- 创建一个简单的非聚集索引
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Employees_FirstName
ON Employees (FirstName);-- 创建复合非聚集索引（多个列）
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Employees_LastName_FirstName
ON Employees (LastName, FirstName);
4.2. 按存储特性分类 (特殊索引类型)

这些索引在核心数据结构的基础上，增加了特殊的存储或功能特性。

(1). 唯一索引 (Unique Index)

  • 定义：确保索引键列不包含重复的值。

  • 特点：

    • 既可以应用于聚集索引，也可以应用于非聚集索引。

    • 在创建 primary key 或 unique 约束时，SQL Server 会自动在后台创建唯一索引来强制实现唯一性。

  • 示例：

    CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX UQ_Employees_SSN
ON Employees (SocialSecurityNumber);
-- 这将阻止插入SSN相同的员工记录

(2). 包含列索引 (Index with Included Columns)

  • 定义：一种特殊的非聚集索引，在索引的叶子节点中不仅包含索引键列，还包含其他非键列（称为包含列）。

  • 目的：使查询成为“覆盖查询”，避免昂贵的键查找（Key Lookup）操作。包含列只存储在叶子节点，不影响索引键的排序和查找效率。

  • 何时使用：当查询的所有输出列和条件列都存在于索引中时（SELECT 列表中的列可以作为包含列）。

  • 示例：

    -- 假设我们经常根据LastName查找FirstName和PhoneNumber
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Employees_LastName_Includes
ON Employees (LastName)
INCLUDE (FirstName, PhoneNumber); -- PhoneNumber不作为查找键，只包含在叶子节点-- 下面的查询将非常高效，无需回表查找
-- SELECT FirstName, PhoneNumber FROM Employees WHERE LastName = 'Smith';

(3). 筛选索引 (Filtered Index)

  • 定义：一种经过优化的非聚集索引，它只包含表中满足特定筛选条件的数据行。

  • 优点：

    • 体积更小，存储和维护开销更低。

    • 统计信息更准确（因为只针对数据子集），查询性能更好。

  • 何时使用：适用于查询只针对表中某个数据子集的情况，例如稀疏数据、具有特定类别或状态的数据。

  • 示例：

    -- 只为活跃员工创建索引
CREATE NONCLUSTERED INDEX IX_Employees_Active_LastName
ON Employees (LastName)
WHERE IsActive = 1;-- 只为非空的Email创建唯一索引
CREATE UNIQUE NONCLUSTERED INDEX UQ_Employees_Email
ON Employees (Email)
WHERE Email IS NOT NULL;

(4). 列存储索引 (Columnstore Index)

  • 定义：一种按列而不是按行存储数据的索引。它为数据仓库和大数据分析工作负载提供了极高的性能。

  • 特点：

    • 极高的数据压缩率，减少I/O开销。

    • 非常适合执行大规模聚合查询，如 SUM, COUNT, AVG, GROUP BY）。

    • 从 SQL Server 2016 开始，列存储索引支持可更新的行存储表。

  • 类型：

    • 聚集列存储索引 (Clustered Columnstore Index)：将整个表转换为列存储格式，成为表的主要存储方式。

    • 非聚集列存储索引 (Nonclustered Columnstore Index)：在现有的行存储表上创建的一个额外的列存储副本。

  • 示例：

    -- 创建聚集列存储索引，整个表将按列存储
CREATE CLUSTERED COLUMNSTORE INDEX CCI_FactSales
ON FactSales;-- 在现有表上创建非聚集列存储索引
CREATE NONCLUSTERED COLUMNSTORE INDEX NCCI_Employees
ON Employees (EmployeeID, DepartmentID, Salary);
4.3.其他专用索引

  • 空间索引 (Spatial Index)：用于优化对 geometry 或 geography 数据类型的列的空间操作查询。

  • XML 索引：用于优化对 XML 数据类型的列的查询。

  • 全文索引 (Full-Text Index)：用于对字符文本数据进行复杂的词语模式匹配查询。

4.4.总结与选择策略
索引类型数量限制特点适用场景
聚集索引1个/表数据即索引，物理有序主键、范围查询、排序
非聚集索引999个/表索引与数据分离，逻辑有序常用查询条件、连接条件
唯一索引-强制唯一性主键、唯一约束、业务唯一字段
包含列索引-叶子节点包含额外列，避免回表覆盖查询，SELECT列表中的列
筛选索引-只对数据子集建索引，体积小稀疏数据、查询特定范围数据
列存储索引1个聚集或多个非聚集/表列式存储，压缩率高，批量处理数据仓库、大数据聚合分析

建议：

  1. 先有聚集索引：通常为自增ID主键或最常用的有序查询字段。

  2. 按需添加非聚集索引：根据高频查询的 WHERE, JOIN, ORDER BY 子句创建。

  3. 利用包含列：让索引覆盖更多查询，减少键查找。

  4. 考虑筛选索引：对于查询只涉及部分数据的情况，它能大幅提升性能并降低开销。

  5. OLAP用列存储：对于报表和分析型系统，优先考虑列存储索引。

5_sql中的约束

5.1. PRIMARY KEY (主键约束)

作用：唯一标识表中的每一行。不能为 NULL，且必须唯一。 语法：

-- 方式一：列级约束（单字段主键）
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型 PRIMARY KEY,列2 数据类型,...
);-- 方式二：表级约束（可用于单字段或多字段复合主键）
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型,列2 数据类型,...PRIMARY KEY (列1) -- 单字段-- PRIMARY KEY (列1, 列2) -- 多字段复合主键
);-- 使用 ALTER TABLE 添加
ALTER TABLE 表名
ADD PRIMARY KEY (列名);

示例：

CREATE TABLE Users (UserID INT PRIMARY KEY,UserName VARCHAR(50)
);-- 或者
CREATE TABLE OrderItems (OrderID INT,ProductID INT,Quantity INT,PRIMARY KEY (OrderID, ProductID) -- 复合主键
);
5.2. FOREIGN KEY (外键约束)

作用：确保一个表中的数据匹配另一个表中存在的值，维护表之间的引用完整性。 语法：

-- 在 CREATE TABLE 中定义
CREATE TABLE 从表名 (列1 数据类型,列2 数据类型,外键列 数据类型,...FOREIGN KEY (外键列) REFERENCES 主表名 (主表列名)[ON DELETE {CASCADE | SET NULL | SET DEFAULT | NO ACTION}][ON UPDATE {CASCADE | SET NULL | SET DEFAULT | NO ACTION}]
);-- 使用 ALTER TABLE 添加
ALTER TABLE 从表名
ADD FOREIGN KEY (外键列) REFERENCES 主表名 (主表列名);

引用操作 (ON DELETE / ON UPDATE)：

  • CASCADE：当主表记录被删除或更新时，自动删除或更新从表中的匹配行。

  • SET NULL：当主表记录被删除或更新时，将从表中的外键列设置为 NULL。

  • SET DEFAULT：当主表记录被删除或更新时，将从表中的外键列设置为默认值。

  • NO ACTION（默认）：拒绝执行会导致引用完整性被破坏的删除或更新操作。

示例：

CREATE TABLE Orders (OrderID INT PRIMARY KEY,UserID INT,OrderDate DATE,FOREIGN KEY (UserID) REFERENCES Users(UserID) ON DELETE CASCADE
);
5.3. UNIQUE (唯一约束)

作用：确保列中的所有值都是不同的。允许有 NULL 值（但通常只能有一个 NULL，取决于数据库系统）。 语法：

-- 列级约束
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型 UNIQUE,列2 数据类型,...
);-- 表级约束（可为约束命名）
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型,列2 数据类型,...CONSTRAINT 约束名 UNIQUE (列1)-- CONSTRAINT 约束名 UNIQUE (列1, 列2) -- 复合唯一键
);-- 使用 ALTER TABLE 添加
ALTER TABLE 表名
ADD UNIQUE (列名);
-- 或
ALTER TABLE 表名
ADD CONSTRAINT 约束名 UNIQUE (列名);

示例：

CREATE TABLE Products (ProductID INT PRIMARY KEY,ProductCode VARCHAR(10) UNIQUE, -- 确保产品代码唯一ProductName VARCHAR(100)
);
5.4. CHECK (检查约束)

作用：确保列中的值满足一个指定的条件（布尔表达式）。 语法：

-- 列级约束
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型 CHECK (条件表达式),列2 数据类型,...
);-- 表级约束（更灵活，可以引用多个列）
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型,列2 数据类型,列3 数据类型,...CONSTRAINT 约束名 CHECK (条件表达式)
);-- 使用 ALTER TABLE 添加
ALTER TABLE 表名
ADD CHECK (条件表达式);
-- 或
ALTER TABLE 表名
ADD CONSTRAINT 约束名 CHECK (条件表达式);

示例：

CREATE TABLE Employees (EmployeeID INT PRIMARY KEY,FirstName VARCHAR(50),LastName VARCHAR(50),Age INT CHECK (Age >= 18), -- 确保年龄大于等于18Salary DECIMAL(10,2) CHECK (Salary > 0),-- 表级CHECK，确保结束日期晚于开始日期StartDate DATE,EndDate DATE,CONSTRAINT CHK_Dates CHECK (EndDate > StartDate OR EndDate IS NULL)
);
5.5. NOT NULL (非空约束)

作用：强制列不接受 NULL 值。 语法：

-- 只能在列级定义
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型 NOT NULL,列2 数据类型,...
);-- 使用 ALTER TABLE 添加（通常需要先处理已有的NULL值）
ALTER TABLE 表名
ALTER COLUMN 列名 SET NOT NULL;-- PostgreSQL 语法
ALTER TABLE 表名
ALTER COLUMN 列名 SET NOT NULL;-- SQL Server / MS Access 语法
ALTER TABLE 表名
ALTER COLUMN 列名 数据类型 NOT NULL;

示例：

CREATE TABLE Customers (CustomerID INT PRIMARY KEY,CustomerName VARCHAR(100) NOT NULL, -- 姓名不能为空ContactName VARCHAR(100)
);
5.6. DEFAULT (默认约束)

作用：当向表中插入新记录时，如果没有为某个列指定值，数据库会自动使用默认值。 语法：

-- 在 CREATE TABLE 中定义
CREATE TABLE 表名 (列1 数据类型 DEFAULT 默认值,列2 数据类型,...
);-- 使用 ALTER TABLE 添加
ALTER TABLE 表名
ALTER COLUMN 列名 SET DEFAULT 默认值;

示例：

CREATE TABLE Orders (OrderID INT PRIMARY KEY,OrderDate DATE DEFAULT GETDATE(), -- SQL Server: 默认为当前日期-- OrderDate DATE DEFAULT CURRENT_DATE, -- PostgreSQL/MySQLStatus VARCHAR(20) DEFAULT 'Pending'
);
5.6.综合示例

创建一个包含多种约束的表：

CREATE TABLE Employees (EmployeeID INT PRIMARY KEY,                    -- 主键NationalID VARCHAR(20) UNIQUE,                -- 唯一约束FirstName VARCHAR(50) NOT NULL,               -- 非空LastName VARCHAR(50) NOT NULL,                -- 非空DepartmentID INT NOT NULL,BirthDate DATE CHECK (BirthDate < '2005-01-01'), -- 检查约束HireDate DATE DEFAULT CURRENT_DATE,           -- 默认约束Salary DECIMAL(10, 2) CHECK (Salary > 0),     -- 检查约束-- 表级外键约束FOREIGN KEY (DepartmentID) REFERENCES Departments(DepartmentID) ON DELETE CASCADE
);
5.7.删除约束

使用 ALTER TABLE 语句来删除约束。你需要知道约束的名称（如果定义时未命名，数据库会自动生成一个，通常需要查询系统表来查看）。

-- 通用语法（MySQL, SQL Server 可能略有不同）
ALTER TABLE 表名
DROP CONSTRAINT 约束名;-- 删除主键 (MySQL 和 SQL Server 语法)
ALTER TABLE 表名
DROP PRIMARY KEY;-- 删除外键
ALTER TABLE 表名
DROP FOREIGN KEY 外键约束名; -- MySQL
-- 或
ALTER TABLE 表名
DROP CONSTRAINT 外键约束名; -- SQL Server / PostgreSQL
5.8.提示

  • 命名约束：最好使用 CONSTRAINT 约束名 语法为约束（除了 NOT NULL）显式命名，这样在后续需要修改或删除时会非常方便。

  • 数据库差异：虽然核心语法是标准的，但不同的数据库管理系统（MySQL, PostgreSQL, SQL Server, Oracle）在细节上（如 ALTER TABLE 修改列的语法、DEFAULT 值的函数、查看约束名的系统表）可能存在差异。使用时请查阅特定数据库的文档。

  • 性能：约束（尤其是外键和复杂CHECK约束）会在数据插入、更新和删除时带来额外的开销，因为数据库需要验证这些操作是否满足约束条件。在设计大型、高并发的系统时需要权衡数据完整性和性能。

http://www.xdnf.cn/news/1341163.html

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