全面了解 SQL：基础知识与入门 – wiki基地

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全面了解 SQL：基础知识与入门

在当今数据驱动的世界里，数据无处不在，数据的管理、查询和分析能力变得空前重要。而要与数据库进行有效沟通，SQL (Structured Query Language) 无疑是那门通用的语言。无论你是希望进入数据分析、软件开发、数据库管理等领域，还是仅仅想更好地管理个人信息，掌握 SQL 都是一项极具价值的技能。

本文将带你全面了解 SQL 的基础知识，从它是什么、为什么重要，到如何使用最核心的命令进行数据操作，助你轻松迈出 SQL 学习的第一步。

第一章：SQL 是什么？为什么需要学习它？

1.1 什么是 SQL？

SQL，全称 Structured Query Language，即结构化查询语言。它是一种用于管理关系型数据库系统的标准化语言。简单来说，SQL 就是你用来“告诉”数据库你想做什么的指令集。这些指令可以用来：

• 查询 (Query) 数据库中的数据。
• 插入 (Insert) 新数据到数据库。
• 更新 (Update) 数据库中已有的数据。
• 删除 (Delete) 数据库中的数据。
• 创建 (Create) 新的数据库或表结构。
• 修改 (Alter) 数据库或表结构。
• 删除 (Drop) 数据库或表结构。
• 控制 (Control) 数据库的访问权限。

SQL 是一种声明性语言，这意味着你只需描述你想要的结果（例如：“给我所有销售额超过1000的订单”），而无需指定数据库应如何具体执行操作步骤。数据库系统会负责找出最高效的方法来完成任务。

1.2 SQL 与关系型数据库 (RDBMS)

SQL 主要用于操作关系型数据库管理系统（RDBMS）。关系型数据库以表 (Table) 的形式存储数据。每个表由行 (Row) 和列 (Column) 组成。

• 表 (Table): 类似于电子表格，用于存储特定类型的数据集合（例如，一个存储顾客信息的表，一个存储订单信息的表）。
• 行 (Row) / 记录 (Record) / 元组 (Tuple): 表中的每一行代表一个独立的数据记录（例如，关于某一个特定顾客的所有信息构成的行）。
• 列 (Column) / 字段 (Field) / 属性 (Attribute): 表中的每一列代表数据的一个特定属性（例如，顾客姓名、顾客地址、顾客ID等）。
• 主键 (Primary Key): 表中的一列或一组列，其值能唯一标识表中的每一行。主键值不能重复，也不能为 NULL。
• 外键 (Foreign Key): 一个表中的列，它指向另一个表中的主键。外键用于在两个表之间建立关系。

理解关系型数据库的模型是理解 SQL 工作原理的基础。

1.3 为什么需要学习 SQL？

学习 SQL 的理由有很多：

• 行业标准: 几乎所有主要的数据库系统（如 MySQL, PostgreSQL, SQL Server, Oracle, SQLite）都支持 SQL。掌握 SQL 意味着你可以在不同的数据库平台之间迁移你的技能。
• 数据分析与报告: SQL 是数据分析师、商业智能专家获取和整理数据的核心工具。通过 SQL，你可以从海量数据中提取所需信息，进行聚合、过滤和转换，为决策提供支持。
• 软件开发: 后端开发者需要使用 SQL 来与数据库交互，无论是存储用户数据、读取配置信息还是处理业务逻辑。
• 数据库管理: 数据库管理员（DBA）使用 SQL 来维护数据库的健康运行、优化性能、管理用户权限等。
• 数据科学与机器学习: 数据科学家在构建模型前，通常需要使用 SQL 从数据仓库中提取、清洗和准备数据。
• 职业发展: 在许多技术和数据相关岗位中，SQL 技能都是招聘要求中的重要一项，甚至是必备条件。

简而言之，在与数据打交道的任何领域，SQL 都是一把万能钥匙。

第二章：SQL 环境搭建入门

在开始编写 SQL 语句之前，你需要一个可以运行 SQL 的环境。幸运的是，有许多免费或商业的数据库系统和工具可供选择。

2.1 选择一个 RDBMS

一些流行的关系型数据库管理系统包括：

• MySQL: 开源，广泛用于 Web 应用。
• PostgreSQL: 开源，功能强大，常用于复杂应用和数据仓库。
• SQLite: 开源，无服务器，适合小型应用或嵌入式设备，数据存储在一个文件中。
• SQL Server: 微软开发，常用于企业级应用。
• Oracle: 甲骨文公司开发，强大的企业级数据库系统。

对于初学者，推荐选择 MySQL 或 PostgreSQL，它们都有强大的社区支持和免费版本，或者更简单的 SQLite，可以直接通过安装一个客户端工具来使用。

2.2 安装与连接

1. 安装 RDBMS 软件: 根据你选择的数据库，下载并安装其社区版或免费版本。例如，可以安装 MySQL Community Server 或 PostgreSQL。
2. 安装客户端工具: 大多数数据库系统都有自己的命令行客户端或图形化用户界面 (GUI) 工具，如 MySQL Workbench, pgAdmin, DBeaver (支持多种数据库), SQLiteStudio 等。这些工具可以让你更方便地编写和执行 SQL 语句，并查看结果。
3. 创建数据库和表: 安装并启动数据库服务后，你可以使用客户端工具连接到数据库服务器，然后创建你自己的数据库和表来练习。

2.3 使用在线 SQL 环境

如果你不想安装任何软件，也可以使用一些在线的 SQL 练习平台，它们通常提供一个临时的数据库环境供你练习。

第三章：核心 SQL 命令分类与详解

SQL 命令可以大致分为几类，其中最常用、也是初学者必须掌握的是以下几类：

• DDL (Data Definition Language): 数据定义语言，用于定义数据库结构，如创建、修改、删除数据库、表、索引等。
• DML (Data Manipulation Language): 数据操作语言，用于对表中的数据进行操作，如插入、更新、删除数据。
• DQL (Data Query Language): 数据查询语言，用于从数据库中查询数据。
• DCL (Data Control Language): 数据控制语言，用于管理用户权限。

本文重点介绍 DQL 和 DML，以及最基础的 DDL 命令。

为了演示，我们假设有一个名为 Students 的表，结构如下：

Column Name	Data Type	Description
StudentID	INT	学生ID (主键)
Name	VARCHAR	姓名
Age	INT	年龄
Major	VARCHAR	专业
EnrollDate	DATE	入学日期

并假设表中有以下数据：

StudentID	Name	Age	Major	EnrollDate
101	张三	20	计算机科学	2021-09-01
102	李四	21	软件工程	2020-09-01
103	王五	19	物理学	2022-09-01
104	赵六	20	计算机科学	2021-09-01
105	钱七	22	统计学	2019-09-01

3.1 DDL – 数据定义语言 (入门)

最基础的 DDL 命令是创建表。

• CREATE TABLE: 用于创建新表。

  sql
CREATE TABLE Students (
StudentID INT PRIMARY KEY, -- 定义 StudentID 为整数，并设置为主键
Name VARCHAR(100), -- 定义 Name 为可变长度字符串，最大100字符
Age INT, -- 定义 Age 为整数
Major VARCHAR(50), -- 定义 Major 为可变长度字符串，最大50字符
EnrollDate DATE -- 定义 EnrollDate 为日期类型
);

  （注意：不同数据库系统的具体数据类型名称和语法可能略有差异。）

• DROP TABLE: 用于删除表。

  sql
DROP TABLE Students; -- 谨慎使用，这将永久删除表及其所有数据！

3.2 DML – 数据操作语言

DML 用于操作表中的数据。

• INSERT INTO: 向表中插入新数据。

  插入所有列的值（需要按列定义的顺序提供值）：

  sql
INSERT INTO Students VALUES (101, '张三', 20, '计算机科学', '2021-09-01');

  插入指定列的值（推荐方式，即使表结构变化，只要指定列名即可）：

  “`sql
  INSERT INTO Students (StudentID, Name, Age, Major, EnrollDate)
  VALUES (102, ‘李四’, 21, ‘软件工程’, ‘2020-09-01’);

  — 也可以只插入部分非空约束的列
  INSERT INTO Students (StudentID, Name)
  VALUES (106, ‘孙八’); — 其他列可能需要允许NULL或有默认值
  “`

• UPDATE: 修改表中已有的数据。非常重要：请务必使用 WHERE 子句指定要更新哪些行，否则将更新表中的所有行！

  更新某个特定学生的专业：

  sql
UPDATE Students
SET Major = '人工智能'
WHERE StudentID = 101; -- 只更新 StudentID 为 101 的那一行

  更新多个列：

  sql
UPDATE Students
SET Age = 23, EnrollDate = '2019-09-01'
WHERE StudentID = 105;

• DELETE FROM: 从表中删除数据。非常重要：请务必使用 WHERE 子句指定要删除哪些行，否则将删除表中的所有行！

  删除某个特定学生：

  sql
DELETE FROM Students
WHERE StudentID = 103; -- 只删除 StudentID 为 103 的那一行

  删除所有专业是“物理学”的学生：

  sql
DELETE FROM Students
WHERE Major = '物理学';

  删除表中所有数据（不删除表结构）：

  sql
DELETE FROM Students; -- 谨慎使用，这将删除表中的所有行！

3.3 DQL – 数据查询语言 (核心)

SELECT 是 SQL 中使用最频繁、功能最强大的命令，用于从数据库中检索数据。

• SELECT: 检索数据。

  检索表中的所有列和所有行：

  sql
SELECT * FROM Students; -- * 表示所有列
  结果会是上面的整个学生表数据。

  检索指定列的所有行：

  sql
SELECT Name, Age, Major FROM Students;
  结果：
  | Name | Age | Major |
  | :—– | :– | :——— |
  | 张三 | 20 | 计算机科学 |
  | 李四 | 21 | 软件工程 |
  | 王五 | 19 | 物理学 |
  | 赵六 | 20 | 计算机科学 |
  | 钱七 | 22 | 统计学 |

• WHERE 子句: 过滤行，只返回满足特定条件的行。可以与各种比较运算符和逻辑运算符结合使用。

  查找所有年龄大于等于 20 岁的学生：

  sql
SELECT *
FROM Students
WHERE Age >= 20;
  结果：
  | StudentID | Name | Age | Major | EnrollDate |
  | :——– | :—– | :– | :——— | :——— |
  | 101 | 张三 | 20 | 计算机科学 | 2021-09-01 |
  | 102 | 李四 | 21 | 软件工程 | 2020-09-01 |
  | 104 | 赵六 | 20 | 计算机科学 | 2021-09-01 |
  | 105 | 钱七 | 22 | 统计学 | 2019-09-01 |

  查找专业是“计算机科学”的学生：

  sql
SELECT Name, Major
FROM Students
WHERE Major = '计算机科学';
  结果：
  | Name | Major |
  | :—– | :——— |
  | 张三 | 计算机科学 |
  | 赵六 | 计算机科学 |

  使用 AND 和 OR 组合条件：

  查找年龄在 20 到 21 岁之间（包含边界）的学生：

  sql
SELECT *
FROM Students
WHERE Age >= 20 AND Age <= 21; -- 或者使用 BETWEEN Age BETWEEN 20 AND 21

  查找专业是“计算机科学”或“软件工程”的学生：

  sql
SELECT *
FROM Students
WHERE Major = '计算机科学' OR Major = '软件工程'; -- 或者使用 IN Major IN ('计算机科学', '软件工程')

  查找名字包含“张”的学生 (使用 LIKE 和 % 通配符)：

  sql
SELECT *
FROM Students
WHERE Name LIKE '%张%'; -- % 表示任意数量的字符

  查找入学日期为空的学生：

  sql
SELECT *
FROM Students
WHERE EnrollDate IS NULL; -- 注意：判断 NULL 使用 IS NULL 或 IS NOT NULL

• ORDER BY 子句: 对查询结果进行排序。默认是升序 (ASC)，可以使用 DESC 指定降序。

  按年龄升序排序学生：

  sql
SELECT *
FROM Students
ORDER BY Age ASC; -- ASC 可以省略，它是默认值

  按年龄降序排序，年龄相同的按姓名升序排序：

  sql
SELECT *
FROM Students
ORDER BY Age DESC, Name ASC;

• LIMIT / TOP: 限制返回的行数。不同数据库语法不同。MySQL/PostgreSQL 使用 LIMIT，SQL Server 使用 TOP。

  获取年龄最大的3位学生：

  “`sql
  — MySQL/PostgreSQL
  SELECT *
  FROM Students
  ORDER BY Age DESC
  LIMIT 3;

  — SQL Server
  SELECT TOP 3 *
  FROM Students
  ORDER BY Age DESC;
  “`

• 聚合函数 (Aggregate Functions): 对一组行执行计算，并返回单个值。常用的有 COUNT(), SUM(), AVG(), MIN(), MAX()。

  计算学生总数：

  sql
SELECT COUNT(*) AS TotalStudents FROM Students; -- 使用 AS 给计算结果起别名

  计算学生的平均年龄：

  sql
SELECT AVG(Age) AS AverageAge FROM Students;

  查找最早的入学日期：

  sql
SELECT MIN(EnrollDate) AS EarliestEnrollDate FROM Students;

• GROUP BY 子句: 将具有相同值的行分组，通常与聚合函数一起使用，对每个分组进行计算。

  按专业分组，计算每个专业的学生人数：

  sql
SELECT Major, COUNT(*) AS NumberOfStudents
FROM Students
GROUP BY Major;
  结果：
  | Major | NumberOfStudents |
  | :——— | :————— |
  | 计算机科学 | 2 |
  | 软件工程 | 1 |
  | 物理学 | 1 |
  | 统计学 | 1 |

• HAVING 子句: 在 GROUP BY 分组后，对分组进行过滤。WHERE 用于过滤行，HAVING 用于过滤组。

  找出学生人数超过 1 个的专业：

  sql
SELECT Major, COUNT(*) AS NumberOfStudents
FROM Students
GROUP BY Major
HAVING COUNT(*) > 1;
  结果：
  | Major | NumberOfStudents |
  | :——— | :————— |
  | 计算机科学 | 2 |

• JOIN: 将两个或多个表中的行基于相关列之间的共同值组合起来。这是关系型数据库的核心操作之一。最常见的是 INNER JOIN。

  假设我们还有一个 Courses 表：
  | CourseID | CourseName |
  | :——- | :——— |
  | CS101 | 数据结构 |
  | SE201 | 操作系统 |
  | PH101 | 力学 |
  | ST301 | 概率论 |

  和一个 StudentCourses 表（连接 Students 和 Courses）：
  | StudentID | CourseID | Score |
  | :——– | :——- | :—- |
  | 101 | CS101 | 90 |
  | 101 | SE201 | 85 |
  | 102 | SE201 | 92 |
  | 103 | PH101 | 88 |
  | 104 | CS101 | 87 |

  查询每个学生的姓名以及他们选修的课程名称：

  sql
SELECT
S.Name AS StudentName, -- 使用表别名和列别名
C.CourseName -- 使用表别名
FROM
Students S -- 给 Students 表起别名 S
INNER JOIN
StudentCourses SC -- 给 StudentCourses 表起别名 SC
ON S.StudentID = SC.StudentID -- ON 子句指定连接条件：Students.StudentID 等于 StudentCourses.StudentID
INNER JOIN
Courses C -- 给 Courses 表起别名 C
ON SC.CourseID = C.CourseID; -- ON 子句指定连接条件：StudentCourses.CourseID 等于 Courses.CourseID
  结果：
  | StudentName | CourseName |
  | :———- | :——— |
  | 张三 | 数据结构 |
  | 张三 | 操作系统 |
  | 李四 | 操作系统 |
  | 王五 | 力学 |
  | 赵六 | 数据结构 |

  这个例子展示了如何通过 INNER JOIN 将三个表连接起来，根据它们之间的关系获取学生姓名和对应的课程名称。其他类型的 JOIN（如 LEFT JOIN, RIGHT JOIN, FULL OUTER JOIN）用于处理不完全匹配的情况，可以在后续学习中深入了解。

第四章：常见数据类型概述

在创建表时，你需要为每一列指定数据类型，这决定了该列可以存储什么类型的数据以及数据如何存储和处理。常见的数据类型包括：

• 整型 (Integer Types): 存储整数，如 INT (或 INTEGER)。不同系统可能有 TINYINT, SMALLINT, BIGINT 等，表示不同的整数范围。
• 浮点型 (Floating-Point Types): 存储小数，如 FLOAT, DOUBLE。
• 定点型 (Exact Numeric Types): 存储精确的小数，如 DECIMAL 或 NUMERIC。常用于货币计算。
• 字符串型 (String Types): 存储文本数据，如 VARCHAR(n) (可变长度字符串，最大 n 个字符)，CHAR(n) (固定长度字符串)，TEXT (存储大量文本)。
• 日期和时间类型 (Date and Time Types): 存储日期、时间或两者皆有，如 DATE, TIME, DATETIME, TIMESTAMP。
• 布尔型 (Boolean Type): 存储真/假值，如 BOOLEAN (或 BOOL)。

选择合适的数据类型对于数据存储效率、数据完整性和查询性能都非常重要。

第五章：学习 SQL 的一些建议和最佳实践

• 实践、实践、再实践: SQL 是一门实践性很强的语言。多写查询，尝试不同的命令和组合。
• 理解你的数据: 在编写查询之前，花时间了解你要操作的表结构、列的含义以及数据之间的关系。
• 从简单开始: 先掌握 SELECT, FROM, WHERE, ORDER BY, GROUP BY 这些核心子句，再逐步学习 JOIN, 子查询等更高级的主题。
• 使用别名: 使用 AS 为表或列创建别名，可以使查询更简洁易读，特别是在涉及多个表或复杂表达式时。
• 格式化你的代码: 使用缩进、换行和一致的命名风格，使你的 SQL 语句清晰易懂。
• 小心 UPDATE 和 DELETE: 在执行 UPDATE 或 DELETE 语句之前，先用一个 SELECT 语句加上同样的 WHERE 子句来验证你将要修改或删除的数据是否正确。
• 注释: 在复杂的查询中添加注释（使用 -- 或 /* ... */），解释查询的目的或某个部分的逻辑。
• 查阅官方文档或教程: 遇到问题时，查阅你使用的特定数据库系统的官方文档，或者寻找高质量的在线教程和社区帮助。

第六章：超越基础：后续学习方向

掌握了 SQL 的基础后，你可以进一步学习以下高级主题：

• 更复杂的 JOIN 类型: LEFT JOIN, RIGHT JOIN, FULL OUTER JOIN 的使用场景和区别。
• 子查询 (Subqueries): 在一个查询中嵌套另一个查询。
• 窗口函数 (Window Functions): 在相关的行组上执行计算，但结果不合并为一行。
• 公共表表达式 (CTE – Common Table Expressions): 使用 WITH 关键字定义临时的命名结果集，提高查询的可读性和模块化。
• 索引 (Indexes): 了解索引如何提高查询性能，以及何时创建索引。
• 事务 (Transactions): 学习 ACID 特性，以及如何使用 BEGIN TRANSACTION, COMMIT, ROLLBACK 来确保数据的一致性。
• 存储过程和函数 (Stored Procedures and Functions): 在数据库服务器上定义和存储可重复使用的逻辑。
• 数据库设计原则 (Database Design Principles): 学习范式理论（Normalization），如何设计高效、无冗余的数据库结构。
• 特定数据库系统的特性: 了解你使用的具体数据库系统（如 MySQL, PostgreSQL）特有的函数、数据类型和功能。

结语

恭喜你阅读到这里！你已经对 SQL 的基础知识有了全面的了解。从定义、作用，到核心的 DDL、DML、DQL 命令及其常用子句，我们都进行了详细的探讨，并通过实例进行了演示。

SQL 是一项强大且实用的技能，是许多数据相关工作的基石。掌握它，你就能更有效地与数据世界互动。学习 SQL 的旅程不会一蹴而就，持续的练习和探索是关键。从现在开始，找一个数据库环境，动手实践，不断尝试编写和优化你的 SQL 语句吧！

祝你在 SQL 的学习之路上取得成功！

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