一文帶你領略 SQL 的強大
1. SQL 簡介
SQL (Structured Query Language:結構化查詢語言) 是用於用於管理關係數據庫管理系統（RDBMS）。 SQL 的範圍包括數據插入、查詢、更新和刪除，數據庫模式創建和修改，以及數據訪問控制。
2.優勢
SQL 面向數據庫進行 增刪查改，在我們沒有接觸數據庫的時候，如果要對數據進行處理，一般會用到 for 循環進行遍歷。比如，我們有一個結構體數組（下文稱爲表），裏面包含着名字，年齡和性別。如果我們要把性別爲女的同學查找出來，我們需要使用 for 循環一遍，訪問每一個結構體中的性別，進行甄別。這種方法對於幾百幾千條數據來說耗費時間看似沒有差別，但如果是幾十萬，幾百萬條數據，時間的耗費則越來越重。
再者，如果存在另外一個表，裏面記錄着每一同學每次考試的成績，我們現在需要將兩個表進行合併，成爲一條包含着名字，性別，年齡以及成績（假設名字唯一）的數據，這時我們就需要使用兩個 for 循環來處理，並構造新的結構體來進行存儲，即便其他語言比如 Python 等 不需要構造結構體，但兩層的 for 循環帶來的時間耗費的提高也是不容小覷的，更何況會存在更多層 for 循環的情形
筆者曾參加過 2020年 的數模國賽，選擇的就是大數據問題，說實話，當時沒有用到過數據庫，用的雖然是 Python 但 處理數據的時候，使用了許多 for 循環，耗費了許多時間，只水了個省二。貼一下當時處理處理數據的一小部分代碼，可以看出，不僅數據量大而且處理邏輯複雜，還很容易出錯。比賽完之後就覺得如果使用數據庫來進行處理，定會有奇效的。果然，幾分鐘 for 纔得到的數據 SQL 一兩秒秒了。所以筆者很推薦準備參加數學建模並且選擇大數據題目的同學，加強一下數據庫的學習以及練習。
# Dep_In_Profit 企業進貨稅價和
# Dep_In_Price 企業進貨價格和
# Dep_In_Rex 企業進貨稅收和
# Dep_In_Tic_T 企業進貨有效發票
# Dep_In_Tic_T_R 負數票據
# Dep_In_Tic_T_S 正數票據
# Dep_In_Tic_F 企業進貨無效發票
Dep_In_Profit_M = np.zeros(302)
Dep_In_Price_M = np.zeros(302)
Dep_In_Rex_M = np.zeros(302)
Dep_In_Profit_N = np.zeros(302)
Dep_In_Price_N = np.zeros(302)
Dep_In_Rex_N = np.zeros(302)
Dep_In_Tic_T = np.zeros(302)
Dep_In_Tic_F = np.zeros(302)
Dep_In_Tic_T_R = np.zeros(302)
Dep_In_Tic_T_S = np.zeros(302)
for i in range(0,395175):
if In_items.iloc[i,9] == 1:
Dep_In_Tic_T[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Tic_T[In_items.iloc[i, 8]-124] + 1
if In_items.iloc[i, 6] < 0:
Dep_In_Profit_N[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Profit_N[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 6]
Dep_In_Price_N[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Price_N[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 4]
Dep_In_Rex_N[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Rex_N[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 5]
Dep_In_Tic_T_R[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Tic_T_R[In_items.iloc[i, 8]-124] + 1
else:
Dep_In_Profit_M[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Profit_M[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 6]
Dep_In_Price_M[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Price_M[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 4]
Dep_In_Rex_M[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Rex_M[In_items.iloc[i, 8]-124] + In_items.iloc[i, 5]
Dep_In_Tic_T_S[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Tic_T_S[In_items.iloc[i, 8]-124] + 1
else:
Dep_In_Tic_F[In_items.iloc[i, 8]-124] = Dep_In_Tic_F[In_items.iloc[i, 8]-124] + 1
3.用武之處
首先是數學建模以及大數據處理方面的應用，當然這方面的應用是 SQL 相較於一般處理方法的優勢所在，並且在處理多表級聯關係時，SQL 顯得更加簡潔，for 循環或其他一般方式顯得更加複雜以及更容易出錯。
其次在應用開發時，無論是 web 應用還是移動端 ，數據庫肯定是需要的，用於前後端數據的聯繫，雖然平時並不會設計很大的數據量，但熟悉 SQL 的基本增刪改查也是很有必要噠。
4.入門
1. 增
1.1 增加數據庫
create database learn; # learn 爲數據庫的名稱
use learn; # 使用此數據庫
set names utf8; # 設置編碼
1.2 增加表
CREATE TABLE Persons # 括號裏包含着每一個鍵的名稱以及數據類型用逗號隔開
(
PersonID int,
LastName varchar(255),
FirstName varchar(255),
Address varchar(255),
City varchar(255)
# 可在定義之後加上一些約束，之後會提到
);
1.3 增加表中的數據
1.3.1 插入整條數據
insert into Persons # 插入整條數據的時候要與表中的鍵一一對應
values (1, 'mary', 'Smith', '127.0.0.1', 'Beijing');
insert into Persons
values (3, 'mar', 'Smith', '127.0.4.1', 'Beijing');
insert into Persons
values (4, 'max', 'Smith', '127.0.6.1', 'Tianjin');
insert into Persons
values (5, 'mute', 'Rio', '127.0.6.1', 're');
insert into Persons
values (6, 'mate', 'Linda', '127.1.6.1', 'Tianjin');
insert into Persons
values (2, 'mario', 'Smith', '127.1.0.1', 'Nanjing');
1.3.2 插入指定鍵的數據
INSERT INTO Persons (PersonID,LastName,City) # 括號中的便是 表中的鍵 下面插入的 value 需要與之對應
VALUES ('mirry','Smith','Hangzhou');
2. 刪
2.1 刪除數據庫
drop database learn; # 刪庫需謹慎
2.2 刪除表
drop TABLE website; # 刪除表
TRUNCATE TABLE table_name # 刪除表的數據，表本身存在
2.3 刪除索引
ALTER TABLE table_name DROP INDEX index_name; # 適用於MySQL
DROP INDEX index_name; # 適用於 DB2/Oracle
DROP INDEX table_name.index_name; # 適用於 MS SQL Server
3. 改
3.1 表中增加列
ALTER TABLE table_name # 需要指定 表的名稱，列的名稱 以及 數據類型
ADD column_name datatype
alter table ts
add sex nvarchar(10);
3.2 表中刪除列
ALTER TABLE table_name # 需要指定 表的名稱，列的名稱
DROP COLUMN column_name
alter table ts
drop column sex;
3.3 表中修改列的數據類型
# SQL Server / MS Access 適用
ALTER TABLE table_name # 需要指定 表的名稱，列的名稱，列要修改成的數據類型
ALTER COLUMN column_name datatype
# My SQL / Oracle 適用
ALTER TABLE table_name # 需要指定 表的名稱，列的名稱，列要修改成的數據類型
MODIFY COLUMN column_name datatype
alter table ts
modify column sex nvarchar(100);
4. 查
4.1 查詢所有記錄
select * # * 便是指代所有鍵
from Persons;
4.2 查詢指定行的記錄
# 先指定數據庫
use learn;
select PersonID,City from Persons;
# 直接訪問
select PersonID,City from learn.Persons;
4.3 查詢數據庫
show databases;
4.4 查詢數據庫中表的名稱
show tables;
5. 主鍵，外鍵，UNIQUE 約束
主鍵是約束標識表中每一條記錄的，就相當於我們的身份證，不能爲 NULL , 也不能重複，在插入數據的時候必須爲之指定，每一個表都有且僅有一個主鍵。
create table ts(
id int,
name varchar(25),
primary key (id) # 指定主鍵
);
外鍵是一個表指向另一個表中的 UNIQUE KEY(唯一約束的鍵)，假設有 每個班任課老師的表 和 每個教職工的表 這兩張表。
班級任課老師表
| 任課老師教職工號（外鍵） | 老師 | 班級 |
|---|---|---|
| 03 | C | 二班 |
| 01 | A | 一班 |
| 03 | C | 三班 |
| 02 | B | 四班 |
教職工表
| 老師 | 教職工號（主鍵） |
|---|---|
| C | 03 |
| B | 02 |
| A | 01 |
班級任課老師表中的 任課老師教職工號 指向 教職工表的教職工號。
因此，教職工號作爲 教職工的主鍵(PRIMARY KEY)，任課老師教職工號 作爲 班級任課老師表 的 外鍵(FOREIGN KEY)。
# 適用於 MySQL
CREATE TABLE TS
(
id int NOT NULL,
name varchar(25),
P_Id int,
primary key (id), # 指定主鍵
FOREIGN KEY (P_Id) REFERENCES TES(P_Id)
)
# 適用於SQL Server / Oracle / MS Access
CREATE TABLE TS
(
id int NOT NULL PRIMARY KEY,
name varchar(25),
P_Id int NOT NULL FOREIGN KEY REFERENCES TES(P_Id)
)
UNIQUE 約束唯一標識數據庫表中的每條記錄，和主鍵不同，表中允許多個UNIQUE 約束出現，PRIMARY KEY 約束擁有自動定義的 UNIQUE 約束，這地方在處理數據的時候用到的時候沒有太多，就當瞭解一下。
約束的創建
create table ts(
id int NOT NULL,
name varchar(25),
UNIQUE (id) # UNIQUE 約束
);
或者
create table ts(
id int NOT NULL UNIQUE,# UNIQUE 約束
name varchar(25)
);
約束的刪除
# MySQL
ALTER TABLE ts
DROP INDEX id
# SQL Server / Oracle / MS Access
ALTER TABLE Persons
DROP CONSTRAINT id
5.進階
1. 操作符
1.1 WHERE（無法與聚合函數一起使用）
之前舉的一個查詢爲女生的同學的例子，傳統方法爲 for 循環，這樣耗時耗力，使用 where 我們可以很簡單的秒了
# 基本語法
SELECT column_name,column_name # 需要查詢的列
FROM table_name
WHERE column_name operator value; # 這裏爲一些條件語句，接下來會提及
1.2 IN
當我們需要查詢某一鍵符合多個值的時候，這個便派上了用場
create table grade(
name nchar(10),
grade int
);
insert into grade values ('a', 100);
insert into grade values ('b', 100);
insert into grade values ('c', 90);
insert into grade values ('a', 100);
insert into grade values ('b', 95);
insert into grade values ('c', 93);
# 基本語法
SELECT column_name(s)
FROM table_name
WHERE column_name IN (value1,value2,...);
# 查詢名字是a,b,c中間一人的數據
select * from grade
where name in ('a','b','c'); # 括號裏的元素要與鍵的數據類型相同
# 查詢成績是 90 93 100 之間的同學數據
select * from grade
where grade in (90, 93 ,100);
1.3 BETWEEN
我們需要查詢某一鍵符合在某一範圍時，這個便派上了用場
# 基本語法
SELECT column_name(s)
FROM table_name
WHERE column_name BETWEEN value1 AND value2;
select * from grade
where grade between 95 and 100;
1.4 LIKE
LIKE 操作符用於在 WHERE 子句中搜索列中的指定模式，主要就是匹配模式的書寫，可能會涉及到正則表達式，下面給出 菜鳥課程 總結的通配符，對正則不熟悉的同學可參考我的另外一篇博文。
| 通配符 | 匹配對象 |
|---|---|
| % | 替代 0 個或多個字符 |
| _ | 替代一個字符 |
| [charlist] | 字符列中的任何單一字符 |
| [^charlist] 或 [!charlist] | 不在字符列中的任何單一字符 |
MySQL 中使用 REGEXP 或 NOT REGEXP 運算符 (或 RLIKE 和 NOT RLIKE) 來操作正則表達式
# 查詢以 c或d或e開頭的同學名字的數據
select * from grade
where name REGEXP '^[cde]';
# 查詢以 c到e字母開頭的同學名字的數據
select * from grade
where name REGEXP '^[c-e]';
# 查詢 不以 c到e字母開頭的同學名字的數據
select * from grade
where name REGEXP '^[^c-e]';
# 查詢一個字母的同學名字的數據
select * from grade
where name like '_';
2. SELECT DISTINCT
以上面 班級任課老師表 爲例，如果我們想要任課老師的教職工號，我們可以用 select 來只對 任課老師教職工號 進行選擇，但查詢的結果會有重複，C 的教職工號出現兩次，我們可以使用 SELECT DISTINCT 進行查詢而不會出現重複的情況。一個重要的特點就是每一條查詢結果都各不相同。
# 查詢參加考試的同學
select distinct name
from grade;
# 查詢考試分數的種類
select distinct grade
from grade;
# 查詢學生及其分數的種類
select distinct grade,name
from grade;
3. JOIN
join 用於將多個表聯繫在一起，大致可分爲四種join方法
| join 類型 | 描述 |
|---|---|
| INNER JOIN | 如果表中有至少一個匹配，則返回行 |
| LEFT JOIN | 即使右表中沒有匹配，也從左表返回所有的行 |
| RIGHT JOIN | 即使左表中沒有匹配，也從右表返回所有的行 |
| FULL JOIN | 只要其中一個表中存在匹配，則返回行 |
create table TeaNo(
name varchar(5) NOT NULL,
Tno varchar(5) NOT NULL ,
sex varchar(5) NOT NULL ,
PRIMARY KEY (Tno)
);
create table Teach(
Tno varchar(5) NOT NULL ,
Teacher varchar(2) NOT NULL ,
Class varchar(3) NOT NULL ,
FOREIGN KEY (Tno) references TeaNo(Tno)
);
insert into TeaNo values ('C','03','男');
insert into TeaNo values ('B','02','男');
insert into TeaNo values ('A','01','女');
insert into TeaNo values ('D','04','女');
insert into Teach values ('03', 'C', '二班');
insert into Teach values ('01', 'A', '一班');
insert into Teach values ('03', 'C', '三班');
insert into Teach values ('03', 'B', '四班');
# inner join
select TeaNo.name,TeaNo.sex,Teach.Class
from TeaNo inner join Teach
on TeaNo.Tno = Teach.Tno;
# A,女,一班
# C,男,二班
# C,男,三班
# C,男,四班
# LEFT JOIN B 和 D 老師都在右邊找不到對應的信息但仍返回左邊一行，空缺地方爲NULL
select TeaNo.name,TeaNo.sex,Teach.Class
from TeaNo left outer join Teach
on TeaNo.Tno = Teach.Tno;
# A,女,一班
# B,男,
# C,男,二班
# C,男,三班
# C,男,四班
# D,女,
# Right JOIN
select TeaNo.name,TeaNo.sex,Teach.Class
from TeaNo right outer join Teach
on TeaNo.Tno = Teach.Tno;
# C,男,二班
# A,女,一班
# C,男,三班
# C,男,四班
# FULL JOIN 似乎語法並不支持
4. 別名
在進行查詢時，可以通過創建別名讓列名稱或者表名稱的可讀性更強。
# 列的別名
SELECT name AS TeacherName
FROM TeaNo;
# 表的別名 多用於多表查詢時
SELECT name
FROM TeaNo AS TeacherName;
5. SQL 函數
在數據處理上，正是由於這些可以直接使用的函數，讓數據處理更加簡便，下列是菜鳥課程上總結的函數
| 函數名 | 作用 |
|---|---|
| FORMAT() | 格式化某個字段的顯示方式 |
| LEN() | 返回某個文本字段的長度 |
| ROUND() | 對某個數值字段進行指定小數位數的四捨五入 |
| UCASE() | 將某個字段轉換爲大寫 |
| LCASE() | 將某個字段轉換爲小寫 |
| AVG() | 返回平均值 |
| COUNT() | 返回行數 |
| NOW() | 返回當前的系統日期和時間 |
| FIRST() | 返回第一個記錄的值 |
| LAST() | 返回最後一個記錄的值 |
| MAX() | 返回最大值 |
| MID() | 從某個文本字段提取字符，MySql 中使用 |
| SubString(字段，1，end) | 從某個文本字段提取字符 |
| MIN() | 返回最小值 |
| SUM() | 返回總和 |
# FORMAT() 括號裏的元素都是必須的
SELECT FORMAT(column_name,format) FROM table_name;
# 得到系統時間
select date_format(NOW(),'%Y-%m-%d') As data;
6. HAVING
由於WHERE 關鍵字無法與聚合函數一起使用，因此引入Having，HAVING 子句可以讓我們篩選分組後的各組數據。
# 基本語法
SELECT column_name, aggregate_function(column_name)
FROM table_name
WHERE column_name operator value
GROUP BY column_name
HAVING aggregate_function(column_name) operator value;
# aggregate_function(column_name) 爲聚合函數，不能與 where 連用
7. Union 與 Union All
二者用於合併兩個或多個 SELECT 語句的結果。
注意事項：UNION 內部的每個 SELECT 語句必須擁有相同數量的列。列也必須擁有相似的數據類型。同時，每個 SELECT 語句中的列的順序必須相同。
二者不同之處：Union 用於取並集去重，Union All 用於取並集不去重。
create table country1(
Name varchar(10),
Eng varchar(10)
);
create table country2(
Name varchar(10),
Eng varchar(10),
amount int
);
insert into country1 values ('中國', 'CN');
insert into country1 values ('美國', 'USA');
insert into country1 values ('英國', 'UK');
insert into country1 values ('日本', 'Japan');
insert into country2 values ('德國','German',100);
insert into country2 values ('澳大利亞','Australia',100);
insert into country2 values ('俄羅斯','Russia',100);
insert into country2 values ('德國','German',100);
# 取並集 去重
select Name,Eng
from country1
UNION
select Name,Eng
from country2;
# 取並集不去重
select Name,Eng
from country1
UNION ALL
select Name,Eng
from country2;
8.日期問題
日期處理問題是對數據進行提取，分類的重要環節，比如，在數學建模中，我們經常需要對一家公司的收入按月份或者年份進行提取，數據庫內置的函數就會有奇效。下列是菜鳥課程總結的一些函數。
| 函數名稱 | 函數用處 |
|---|---|
| DATE(date) | 提取 date 中的日期部分 |
| DATE_ADD(date,INTERVAL expr type) | 從日期加上指定的時間間隔。date 爲 合法的日期 ，expr 爲 指定的時間間隔 |
| DATE_FORMAT() | 用於以不同的格式顯示日期/時間數據。 |
| DATE_SUB(date,INTERVAL expr type) | 從日期減去指定的時間間隔。date 爲 合法的日期 ，expr 爲 指定的時間間隔 |
| DATEDIFF(date1,date2) | 返回兩個日期之間的天數date1 和 date2 參數是合法的日期或日期/時間表達式 |
| EXTRACT() | 用於返回日期/時間的單獨部分，如年，月，日 |
9. 視圖
根據本人的理解，視圖就是將一個或者多個表之間關聯起來並作爲一個虛擬表返回，這個虛擬表是動態改變的，我們下次再次將多個表關聯起來時只需要操作視圖即可。
在 SQL 中，視圖是基於 SQL 語句的結果集的可視化的表。視圖包含行和列，就像一個真實的表。視圖中的字段就是來自一個或多個數據庫中的真實的表中的字段。您可以向視圖添加 SQL 函數、WHERE 以及 JOIN 語句，也可以呈現數據，就像這些數據來自於某個單一的表一樣。
視圖總是顯示最新的數據！每當用戶查詢視圖時，數據庫引擎通過使用視圖的 SQL 語句重建數據。
視圖所查詢出來的數據只能進行查看，不能增刪改。
# 基本語法
CREATE VIEW view_name AS
SELECT column_name(s)
FROM table_name
WHERE condition
10. AND OR
將多個條件結合進行篩選
and : 連接的條件都需要滿足
or : 連接的條件有一個滿足就可
11. GROUP BY 和 ORDER BY
ORDER BY 爲排序操作，根據指定的屬性來進行排序，可以指定升序以及降序
# 默認爲升序排列
select *
from grade
order by grade;
# 降序排列，先按成績，成績一樣再按分數
select *
from grade
order by grade,name desc;
12. EXISTS
SELECT column_name(s)
FROM table_name
WHERE EXISTS
(SELECT column_name FROM table_name WHERE condition);
# 首先執行 外部查詢 SELECT column_name(s) FROM table_name
# 將查詢到的每一條數據傳給內查詢，看內查詢能否查詢到結果，查詢不到返回Flase，反之爲True
# 內查詢返回爲 True 則保留外查詢這一條記錄
13.SELECT TOP
用於規定要返回的記錄的數目，如果查詢返回的結果很多，輸出花費比較多，我們可以使用此語句來限定數目
# 適用於 SQL Server / MS Access
SELECT TOP number|percent column_name(s)
FROM table_name;
# 適用於 MySQL
SELECT column_name(s)
FROM table_name
LIMIT number;
# 適用於 Oracle
SELECT column_name(s)
FROM table_name
WHERE ROWNUM <= number;
select *
from Teach
limit 3;
6. 數據導出
# 導出數據
select * from table into outfile '路徑';
# 導入數據
load data local infile '路徑' into table 表名 fields terminated by ‘\t’
在此之前，需要修改一下數據導出的默認路徑
使用 show variables like '%secure%'; 查看secure-file-priv設置，
2. secure_file_prive=null ––限制mysqld 不允許導入導出
secure_file_priv=/path/ – --限制mysqld的導入導出只能發生在默認的/path/目錄下
secure_file_priv=’’ – --不對mysqld 的導入 導出做限制
3. 在 mysql 的安轉目錄下找到 my.ini 文件，修改secure_file_prive 爲 '' 使其不對mysqld 的導入 導出做限制
4. 打開計算機管理>>服務與應用程序>>服務>>mysql（版本不同名字可能不同）>>右鍵重新啓動>>完成重啓
5. 重複 1 步驟，看看修改是否成功，若沒有成功可以試試重啓電腦。
6. 之後再進行導入導出操作