python数据库-MySQL数据库高级查询操作(51)

一、什么是关系？

1、分析：有这么一组数据关于学生的数据

学号、姓名、年龄、住址、成绩、学科、学科（语文、数学、英语）

我们应该怎么去设计储存这些数据呢？

2、先考虑第一范式：列不可在拆分原则

　　这里面学科包含了三个学科，所以学科拆分为：语文学科、数学学科、英语学科，同样的成绩也要拆分为语文成绩、数学成绩、英语成绩。这样既满足了第一范式，各列可以设计为：

学号、姓名、年龄、住址、语文学科、数学学科、英语学科、语文成绩、数学成绩、英语成绩

3、在考虑第二范式：唯一标识

　　也就是说在1NF的基础上，非Key属性必须完全依赖于主键，第二范式（2NF）要求数据库表中的每个实例或记录必须可以被唯一地区分。选取一个能区分每个实体的属性或属性组，作为实体的唯一标识。即确定主键，我们可以选取学号为主键

4、接着在考虑第三范式：

　　确保表中各列与主键列直接相关，而不是间接相关。即各列与主键列都是一种直接依赖关系，则满足第三范式。　

　　不难发现在这么多列中，年龄、住址和成绩、学科没有直接关系，也就是说我考多少分，和年龄及住址都无关，他们都是学生的信息，但都是不相关的信息，所以根据第三范式，我们需要将这些数据根据其相关性拆分为多个表。

5、表与表之间的关系

　　如果我们要想找到张三的语文成绩，那么我们就必须去成绩表中查找，因为成绩表中保存的所有人的所有学科成绩。但是在成绩表中查找的时候，需要从省标中查到张三的学号（stu_id）和从学科表中查到语文学科(sub_id)的编号,这个时候这三张表就发生了关系，这也就是关系型数据库的精髓，而根据这种表与表之间的关系也会衍生出很多的查询的高级操作

二、外键(foreign key)

外键约束:用于限制主表与从表数据完整性。

alter table scores  add constraint 'stu_score_fk' foreign key(stu_id) references students(stu_id);

• 将scores表的stu_id外键关联到students表的stu_id字段（说明：这里scores表里面字段stu_id和students表里的stu_id重名了，最好避免重名）
• 每个外键都有一个名字，可以通过constraint指定
• 存在外键的表，称之为从表（子表），外键指向的表，称之为主表（父表）。
• 作用：保持数据一致性，完整性，主要目的是控制存储在外键表（从表）中的数据。例如，此时在从表插入或者修改数据时，如果stu_id的值在students表中不存在则会报错
• 外键也可以在创建表时可以直接创建约束

语法：

 foreign key (外键字段） references 主表名 (关联字段)

例如：

create table scores(
id int primary key auto_increment,
stu_id int,
sub_id int,
score decimal(,),
foreign key(stuid) references students(id),
foreign key(subid) references subjects(id)
);

[主表记录删除时的动作] [主表记录更新时的动作]，此时需要检测一个从表的外键需要约束为主表的已存在的值。外键在没有关联的情况下，可以设置为null.前提是该外键列，没有not null。

三、外键的级联操作

• 在删除或者修改students表的数据时，如果这个stu_id值在scores中已经存在，则会抛异常
• 推荐使用逻辑删除，还可以解决这个问题
• 可以创建表时指定级联操作，也可以在创建表后再修改外键的级联操作

alter table scores add constraint stu_sco foreign key(stu_id) references students(stu_id) on delete cascade;

除了on delete还有on update都要注意级联操作

级联操作的类型包括：

• restrict（限制）：默认值，抛异常，拒绝父表删除或者更新
• cascade（级联）：如果主表的记录删掉，则从表中相关联的记录都将被删除，如果主表修改记录，则从表记录也将被修改
• set null：将外键设置为空
• no action：什么都不做

四、链接查询

在讲解第一个问题关系的时候，我们提到了，如果要查找张三的语文成绩，需要用到三个表，当我们查询结果来源于多张表的时候就需要使用连接查询

链接查询关键：找到表间的关系，当前的关系是

• students表的stu_id---scores表的stu_id
• subjects表的sub_id---scores表的sub_id

select students.stu_name,subjects.sub_name,scores.score
from scores
inner join students on scores.stu_id=students.stu_id
inner join subjects on scores.sub_id=subjects.sub_id
where students.stu_name='张三' and subjects.sub_name='语文';

+----------+----------+-------+
| stu_name | sub_name | score |
+----------+----------+-------+
| 张三      | 语文     |     |
+----------+----------+-------+

• 结论：当需要对有关系的多张表进行查询时，需要使用连接join

连接查询分类如下：

• 表A inner join 表B：表A与表B匹配的行会出现在结果中
• 表A left join 表B：表A与表B匹配的行会出现在结果中，外加表A中独有的数据，未对应的数据使用null填充
• 表A right join 表B：表A与表B匹配的行会出现在结果中，外加表B中独有的数据，未对应的数据使用null填充
• 在查询或条件中推荐使用“表名.列名”的语法
• 如果多个表中列名不重复可以省略“表名.”部分
• 如果表的名称太长，可以在表名后面使用' as 简写名'或' 简写名'，为表起个临时的简写名称

五、视图

　　视图就像我们python里面的函数一样，对SQL语言代码块的封装

• • 对于复杂的查询，在多次使用后，维护是一件非常麻烦的事情
  • 解决：定义视图
  • 视图本质就是对查询的一个封装
  • 定义视图

create view stuscore as select students.stu_name,subjects.sub_name,scores.score from scores inner join students on scores.stu_id=students.stu_id inner join subjects on scores.sub_id=subjects.sub_id;

这句话的意思就是用stuscore就相当于后面红色很长的一段SQL语句：

mysql> select *from stuscore;
+----------+----------+-------+
| stu_name | sub_name | score |
+----------+----------+-------+
| 张三     | 语文     |     |
| 张三     | 数学     |     |
| 张三     | 英语     |     |
| 李四     | 语文     |     |
| 李四     | 数学     |     |
| 李四     | 英语     |     |
| 王五     | 语文     |     |
| 王五     | 数学     |     |
| 王五     | 英语     |     |
| 赵六     | 语文     |     |
| 赵六     | 数学     |     |
| 赵六     | 英语     |     |
| 侯七     | 语文     |     |
| 侯七     | 数学     |     |
| 侯七     | 英语     |     |
+----------+----------+-------+

六、自连接查询

　　有时在信息查询时需要进行对自身连接（自连接）自连接是单边操作，所以我们需要为表定义别名。举例说明，下面是一个新的学生成绩表，在下表中我们要找到比张三成绩高的。

+--------+----------+-----------+
| stu_id | stu_name | stu_score |
+--------+----------+-----------+
|       | 张三     |         |
|       | 李四     |         |
|       | 王五     |         |
|       | 赵六     |         |
|       | 侯七     |        |
+--------+----------+-----------+

　　一般情况我们看到这张表我们第一时间用语句进行操作：

select * from Score where stu_score>;

　　可想而知，这是有多么简单，假设你并不知道数据库中张三的成绩是90或者数据量相当庞大呢？作为一个数据库管理员，我们就要用别的方式迅速找出所需要的数据。

方式一：分步查找：最简单的一种方式，也是最容易想到的操作“

select stu_score from Score where stu_name='张三';//得出张三的成绩
select *from Score where stu_score>;

　　与采用自连接的方式相比，这种方法需要对中间结果进行人工干预，显然不利于程序中的自动处理操作。

方式二：自连接方式：

select * from Score as a,Score as b where a.stu_name='张三' and a.stu_score<b.stu_score;

+--------+----------+-----------+--------+----------+-----------+
| stu_id | stu_name | stu_score | stu_id | stu_name | stu_score |
+--------+----------+-----------+--------+----------+-----------+
|       | 张三      |         |       | 赵六     |         |
|       | 张三      |         |       | 侯七     |        |
+--------+----------+-----------+--------+----------+-----------+

如果不想把张三的信息打印出来我们可以调整SQL语句为：

select b.* from Stu_score as a,Stu_score as b where a.stu_name='张三' and a.stu_score<b.stu_score;

+--------+----------+-----------+
| stu_id | stu_name | stu_score |
+--------+----------+-----------+
|       | 赵六      |         |
|       | 侯七      |        |
+--------+----------+-----------+

注意：别名 a,b虽然名称不同，但是同一个表，定义别名的目的是更方便在自身进行删选。
执行select通过（中间表）所得到的b.*，，就是最终结果。

七、子查询

子查询也是常用的一种方式，就是在select里嵌套select。还是上面的例子，我们用子查询实现如下：

select * from Stu_score where stu_score>(select stu_score from Stu_score where stu_name='张三'); 

+--------+----------+-----------+
| stu_id | stu_name | stu_score |
+--------+----------+-----------+
|       | 赵六      |         |
|       | 侯七      |        |
+--------+----------+-----------+

八、内置函数

1、字符串函数

1、查看字符的ascii码值ascii(str)，str是空串时返回0

mysql> select ascii('a');
+------------+
| ascii('a') |
+------------+
|          |
+------------+

2、查看ascii码值对应的字符char(数字)

mysql> select char();
+----------+
| char() |
+----------+
| a        |
+----------+

3、拼接字符串concat(str1,str2...)

select concat(,,'ab');
+--------------------+
| concat(,,'ab') |
+--------------------+
| 1234ab             |
+--------------------+

4、包含字符个数length(str)

mysql> select length('abc');
+---------------+
| length('abc') |
+---------------+
|              |
+---------------+

5、截取字符串

• left(str,len)返回字符串str的左端len个字符
• right(str,len)返回字符串str的右端len个字符
• substring(str,pos,len)返回字符串str的位置pos起len个字符

mysql> select substring('abc123',,);
+-------------------------+
| substring('abc123',,) |
+-------------------------+
| bc1                     |
+-------------------------+

6、去除空格

• ltrim(str)返回删除了左空格的字符串str
• rtrim(str)返回删除了右空格的字符串str
• trim([方向 remstr from str)返回从某侧删除remstr后的字符串str，方向词包括both、leading、trailing，表示两侧、左、右

mysql> select trim('  bar   ');
+------------------+
| trim('  bar   ') |
+------------------+
| bar              |
+------------------+

mysql> select trim(leading 'x' FROM 'xxxbarxxx');
+------------------------------------+
| trim(leading 'x' FROM 'xxxbarxxx') |
+------------------------------------+
| barxxx                             |
+------------------------------------+

mysql> select trim(trailing 'x' FROM 'xxxbarxxx');
+-------------------------------------+
| trim(trailing 'x' FROM 'xxxbarxxx') |
+-------------------------------------+
| xxxbar                              |
+-------------------------------------+

mysql> select trim(both 'x' FROM 'xxxbarxxx');
+---------------------------------+
| trim(both 'x' FROM 'xxxbarxxx') |
+---------------------------------+
| bar                             |
+---------------------------------+

7、替换字符串replace(str,from_str,to_str)

mysql> select replace('abc123','','def');
+-------------------------------+
| replace('abc123','','def') |
+-------------------------------+
| abcdef                        |
+-------------------------------+

8、大小写转换，函数如下

• lower(str)
• upper(str)

mysql> select lower('aBcD');
+---------------+
| lower('aBcD') |
+---------------+
| abcd          |
+---------------+

2、数学函数

1、求绝对值abs(n)

mysql> select abs(-);
+----------+
| abs(-) |
+----------+
|        |
+----------+

2、求m除以n的余数mod(m,n)，同运算符%

mysql> select mod(,);
+-----------+
| mod(,) |
+-----------+
|          |
+-----------+

mysql> select %;
+------+
| % |
+------+
|     |
+------+

3、floor(n)，表示不大于n的最大整数

mysql> select floor(2.3);
+------------+
| floor(2.3) |
+------------+
|           |
+------------+

4、ceiling(n)，表示不小于n的最大整数

mysql> select ceiling(2.3);
+--------------+
| ceiling(2.3) |
+--------------+
|             |
+--------------+

5、求四舍五入值round(n,d)，n表示原数，d表示小数位置，默认为0

mysql> select round(1.6);
+------------+
| round(1.6) |
+------------+
|           |
+------------+

6、求x的y次幂pow(x,y)

mysql> select pow(,);
+----------+
| pow(,) |
+----------+
|         |
+----------+

7、随机数rand()，值为0-1.0的浮点数

mysql> select rand();
+--------------------+
| rand()             |
+--------------------+
| 0.0713081630610937 |
+--------------------+

3、日期时间函数

• 获取子值，语法如下
  • year(date)返回date的年份(范围在1000到9999)
  • month(date)返回date中的月份数值
  • day(date)返回date中的日期数值
  • hour(time)返回time的小时数(范围是0到23)
  • minute(time)返回time的分钟数(范围是0到59)
  • second(time)返回time的秒数(范围是0到59)

mysql> select year('2019-7-11');
+-------------------+
| year('2019-7-11') |
+-------------------+
|               |
+-------------------+

• 日期计算，使用+-运算符，数字后面的关键字为year、month、day、hour、minute、second

mysql> select '2019-7-11'+interval  day;
+----------------------------+
| '2019-7-11'+interval  day |
+----------------------------+
| --                 |
+----------------------------+

日期格式化date_format(date,format)，format参数可用的值如下

• 获取年%Y，返回4位的整数

  *　获取年%y，返回2位的整数

  *　获取月%m，值为1-12的整数

• 获取日%d，返回整数

  *　获取时%H，值为0-23的整数

  *　获取时%h，值为1-12的整数

  *　获取分%i，值为0-59的整数

  *　获取秒%s，值为0-59的整数

九、事物

• 当一个业务逻辑需要多个sql语句完成时，如果其中某条sql语句出错，则希望整个操作都退回
• 使用事务可以完成退回的功能，保证业务逻辑的正确性
• 事务四大特性(简称ACID)
  • 原子性(Atomicity)：事务中的全部操作在数据库中是不可分割的，要么全部完成，要么均不执行
  • 一致性(Consistency)：几个并行执行的事务，其执行结果必须与按某一顺序串行执行的结果相一致
  • 隔离性(Isolation)：事务的执行不受其他事务的干扰，事务执行的中间结果对其他事务必须是透明的
  • 持久性(Durability)：对于任意已提交事务，系统必须保证该事务对数据库的改变不被丢失，即使数据库出现故障
• 要求：表的类型必须是innodb或bdb类型，才可以对此表使用事务
• 查看表的创建语句

show create table Stu_score;

• 修改表的类型：alter table '表名' engine=innodb;

alter table Stu_score engine=innodb;

• 事务语句

开启begin;
提交commit;
回滚rollback;

　　在begin；后面写我们要操作的SQL语句组合也就是我们所谓的要执行的事物，但是这个时候写好的SQL语句就算我们回车之后，也不会执行，知道commit;执行之后才会被执行到数据库中，rollback回滚是我们begin;之后发现我们写错了，或者不想执行了，都可以在commit；之前回滚到上一次commit；的状态，很像版本控制器SVN和GIT一样