數據庫系統概念學習筆記

SQL 語句

/* 建立表 */
create table course
  course_id varchar(20),
  title varchar(20) not null,
  price numeric(5,2) default 100.00,
  primary key(course_id));

/* 刪除表 */
drop table course;

/* 增長列 */
alter table course add credits numeric(2,0);

/* 刪除列 */
alter table course drop credits;

/* 建立視圖 */
create view v as <query expression> 

/* 插入數據 */
insert into course
  values('CS-437', 'Database Systems', 'Comp.Sci.', 4);

/* 刪除數據 */
delete from course
  where course_id = 'CS-445';

/* 更新數據 */
update instructor
  set salary = salary * 1.05
  where salary < 70000;

/* 查詢數據 */
select distinct dept_name
  from instructor
  where salary > 80000 and dept_name <> 'Biology';

/* 用 as  給屬性別名(as 能夠省略)*/
select name as instructor_name from instructor;

/* 用 as  給關係別名(as 能夠省略)*/
select * from instructor as T,  instructor as S
    where T.sarary > S.sarary and S.dept_name = 'Biology';
    
 /* 建立索引 */
create index sid on student(ID);

/* 授予 */
grant <權限列表>
on <關係名或視圖名>
to <用戶/角色列表>

/* 收回 */
revoke <權限列表>
on <關係名或視圖名>
from <用戶/角色列表>

/* 建立角色 */
create role instructor;

字符串

• %：匹配任意字符串
• _：匹配一個字符
• ||：串聯
• trim()：去掉後面的空格
• upper()、lower()：轉大小寫
• 查找類似：

select * from department 
where buidling like '%cat\_room%' escape '\';

排序

select * from instructor
order by salary desc, name asc; /* asc 能夠省略 */

where 中的謂詞

select * from instructor
where salary between 9000 and 10000; 
/* 等價於 salary >= 9000 and salary <= 10000;
   也有 not between */

集合

union
intersect
except

(select course_id from section where year = 2009)
union
(select course_id from section where semester = 'Spring')
去並集，會自動去重（union all 不去重）

空值

涉及空值的比較，返回 unknown

判斷空值用 is null，不能用 = null

彙集函數 Aggregate Functions

• min、max、sum、avg、count
• count(distinct ID)
• group by 分組彙集
• having 分組的限定條件
• in 集合成員資格, not in
• > some 至少比某個大，< all, >=, <=, <>
• exists 空關係測試
• not exists(B except A) 「關係 A 包含關係 B」
• unique 重複元組存在性測試
• with 定義臨時關係

Join

• Cross Join：即笛卡爾積
• Inner Join：第一個關係的每個元組必須在第二個關係裏有對應項
• Natural Join：\(R\Join S\)
• Theta/Equi Join ：\((R\Join_\theta S)\) 元組須要知足的斷言
• Semi Join: 只返回第一個關係的記錄
• Outer Join：保留了對應爲空的元組

select * from a join b on a.id=b.id;
select * from a natural left outer join b where course_id is null;

• left outer join 左外鏈接
• right outer join 右外鏈接
• full outer join 全外鏈接
• join... using (A1,A2) 只須要在某些屬性上相同的鏈接
• join... on .. 相似 where 約束的鏈接

碼/鍵 Key

create table section
(
  course_id varchar(8),
  sec_id varchar(8),
  
/* check 約束，not null 約束*/
  semester varchar(6), check (semester in('Fall','Spring')),
  year numeric(4,0), check (year>1759 and year < 2100),
  room_number varchar(7) not null,
  primary key (course_id, sec_id, semester, year),
  foreign key (course_id) references course,
)

• 超碼（superkey）：一組能惟一標識一個元組的屬性集合
• 候選碼（candidate key）：最小超碼
• 主碼（primary key）：用來在一個關係中區分不一樣元組的候選碼
• 外碼（foreign key）：一個關係的屬性中包括另外一個關係的主碼，這個屬性就是參照另外一個關係的外碼。

候選碼用 unique 或者 primary key 約束。

參照完整性

create table course(
  ...
  foreign key(dept_name) references department
    on delete cascade
    on update cascade,
  );

cascade表明級聯，當刪除 department 元組時，course 的對應元組也會被級聯刪除。
相似的還有 set null、set default。

數據類型

• varchar(n)
• char(n)
• int
• numeric(p,d)
• real
• double precision
• float(n)
  時間相關
• date
• time
• timestamp
• timestamp with timezone
• interval
• current_date() 當前日期
• currrent_time()
• current_timestamp() 帶時區
• localtime() 本地時間
• extract(filed from d) 從 date 或 time 類型的 d 中提取year,month,day,hour,minute,second的任意一種

• 關係代數運算

• \(\sigma\) Select 選擇
• \(\Pi\) Projection 投影
• \(\rho\) Rename 改名
• \(\gets\) Assignment 賦值
• \(\cup\) Union 並集
• \(\cap\) Intersection 交集
• \(-\) Difference 集合差
• \(\times\) (Cartesian) Product 笛卡爾積
• \(\Join\) (Natural) Join 天然鏈接
• \(\mathcal{G}\) Aggregate 彙集

select A1, A2, sum(A3)
from r1, r2, ..., rm
where P
group by A1, A2

等價於
\(_{A_1,A_2}\mathcal{G}_{sum(A_3)}(\Pi_{A_1,A_2,\cdots,A_n}(\sigma_P(r_1\times r_2\times \cdots \times r_m)))\)

函數依賴

• 關係實例知足函數依賴 ：\(\alpha \rightarrow \beta\)若\(t_1[\alpha]=t_2[\alpha]\),則\(t_1[\beta]=t_2[\beta]\)
• 全部合法的實例都知足，則該函數依賴在模式 r 上成立。

• 若\(\beta\subseteq\alpha\) ，則依賴\(\alpha \rightarrow \beta\)是平凡的。

• Armstrong 公理：
  • 自反律：平凡依賴
  • 增補律：若\(\alpha \rightarrow \beta\)，\(\gamma\)是屬性集，則 \(\gamma\alpha \rightarrow \gamma\beta\)。
  • 傳遞律：若\(\alpha \rightarrow \beta,\beta \rightarrow \gamma\)，則\(\alpha \rightarrow \gamma\)
  • \(ID,dept\_name \rightarrow name,salary,building\)

• \(F^+\) 表示函數依賴集合F的閉包

• Boyce-Codd範式 BCNF：關係 R 是 BCNF 當它的函數依賴集 F 知足：\(F^+\) 中的全部非平凡依賴的都是 R 的超碼。

能夠將關係分解爲 BCNF 模式集合。

• 第三範式 3NF：BCNF 的條件 || \(\beta-\alpha\)中的每一個屬性包含於 R 的一個候選碼中。

• F 的正則覆蓋\(F_c\)知足：全部函數依賴不含無關屬性 且 \(\alpha\)都是惟一的。

• \(R_1 \cap R_2\) 是 R 上的超碼，則是無損分解

• 保持依賴：分解後總的函數依賴集與原函數依賴集保持一致
• BCNF 分解：每次找出一個不知足 BCNF 的關係r，將 r 分解爲\(r-\beta\) 和\(\{\alpha,\beta\}\)兩個關係。
• 3NF 分解：\(F_c\)的每一個函數依賴，構成關係\(\{\alpha,\beta\}\), 若全部關係都不包含 R 的候選碼，任意候選碼構成一個關係，刪除冗餘。
• 求候選碼：
  1. 只在右邊的必定不屬於候選碼，
  2. 只在左邊的必定包含於候選碼，
  3. 不在函數依賴集中出現的必定包含於候選碼，
  4. 其它屬性與2，3的屬性的組合中（必須包含2，3的屬性），閉包等於全集 U 的爲候選碼。