MySQL数据库设计与查询语句

1.1 今日目标

  1. 理解实体之间的关系
  2. 理解绘制E-R图
  3. 理解三范式
  4. 理解范式和性能之间的关系
  5. 能够查询表中的数据
  6. 理解聚合函数
  7. 理解模糊查询
  8. 理解分组查询

1.2 数据库基本概念

1.2.1 关系

两个表的公共字段。

1.2.2 行

也称记录,也称实体。

1.2.3 列

也称字段,也称属性。

就表结构而言,表分为行和列;
接表结构而言,分为记录和字段;
就面向对象而言,一个记录就是一个实体,一个字段就是一个属性。

1.2.4 数据冗余

相同的数据存储在不同的地方。

脚下留心:

  1. 冗余只能减少,不能杜绝。
  2. 较少冗余的方法就是分表。
  3. 为了减少数据查询的麻烦,允许数据有一定的冗余。

1.2.5 数据完整性

正确性:数据类型正确
准确性:数据范围要准确
正确性+准确性=数据完整性

思考:学生的年龄是整型,输入1000岁,正确性和准确性如何?
答:正确的,但不准确

思考:年龄是整形的,收入了字符串,正确性和准确性如何?
答:不正确

1.3 实体和实体之间的关系

1.3.1 一对多 (1:N)

主表中的一条记录对应从表中的多条记录。一对多和多对一是一样的。


一对多

问题:如何实现一对多?
答:主键和非主键之间建立关系。

1.3.2 一对一 (1:1)

主表中的一条记录对应从表中的一条记录。


一对一

问:如何实现一对一?
答:主键和主键之间建立关系。

问:一对一两个表完全可以用一个表实现,为什么还要分成两个表?
答:在字段数量很多的情况下,数据量也就很大,每次查询都需要检索大量的数据,这样效率低下。我们可以将所有字段分为两个部分,“常用字段”“不常用字段”,这样对大部分查询者来说效率提高了。这也叫表的垂直分割

1.3.3 多对多(N:M)

主表中的一条记录对应从表中的多条记录,从表中的一条记录对应主表中的多条记录。


多对多

问:如何实现多对多?
答:建立第三张表来保存关系。

1.4 数据库设计的步骤

数据库设计的步骤

1.4.1 数据库设计的具体步骤

  1. 收集信息:与该系统有关人员进行交流、坐谈,充分理解数据库需要完成的任务
  2. 标识对象(实体-Entity)标识数据库要管理的关键对象或实体
  3. 标识每个实体的属性(Attribute
  4. 标识对象之间的关系(Relationship)
  5. 将模型转换成数据库
  6. 规范化

1.4.2绘制E-R图

E-R:(Entity-Relationship)实体关系图

E-R图

绘制E-R图

1.4.3 将E-R图转成表

  1. 实体转成表,属性转成字段
  2. 如果没有合适的字段做主键,给表添加一个自动增长列做主键。

1.4.4 例题

1.4.1 项目需求

BBS论坛的基本功能:
用户注册和登录,后台数据库需要存放用户的注册信息和在线状态信息;
用户发贴,后台数据库需要存放贴子相关信息,如贴子内容、标题等;
用户可以对发帖进行回复;
论坛版块管理:后台数据库需要存放各个版块信息,如版主、版块名称、贴子数等;

1.4.2 标识的对象

参与的对象有:用户、发的帖子、跟帖、板块

1.4.3 标识对象的属性

对象的属性

1.4.4 建立关系,绘制E-R图

绘制E-R图

1.4.5 将E-R图转出表结构

1.5 数据规范化

Codd博士定义了6个范式来规范化数据库,范式由小到大来约束,范式越高冗余越小,但表的个数也越多。实验证明,三范式是性价比最高的。

1.5.1 第一范式:确保每列原子性

第一范式确保每个字段不可再分。


第一范式

问:地址包含省、市、县、地区,是否需要拆分?
答:如果仅仅起地址的作用,不需要统计,可以不拆分。如果有按地区统计的功能,需要拆分。
在实际项目中,建议拆分。

1.5.2 第二范式:非键字段必须依赖于键字段

一个表只能描述一件事。


第二范式

思考:如下表设计是否合理?


第二范式思考

1.5.3 第三范式:消除传递依赖

在所有的非键字段中,不能有传递依赖。


第三范式

思考:下列设计是否满足第三范式?


第三范式思考

答:不满足,因为语文和数学确定了,总分就确定了。

多学一招:上面的设计不满足第三范式,但是高考分数表就是这样设计的,为什么?
答:高考分数峰值访问量非常大,这时候就是性能更重要。当性能和规范化冲突的时候,我们首选性能。这就是“反三范式”

1.5.4 数据库设计的例题

1.5.4.1 需求

1.公司承担多个工程项目,每一项工程有:工程号、工程名称、施工人员等
2.公司有多名职工,每一名职工有:职工号、姓名、性别、职务(工程师、技术员)等
3.公司按照工时和小时工资率支付工资,小时工资率由职工的职务决定(例如,技术员的小时工资率与工程师不同)

1.5.4.3 工资表

工资表

1.5.4.3 将工资表转成数据库表

数据库表

1.5.4.4 这个表存在的问题

A: 新人入职需要虚拟一个项目
B: 职务更改,小时工资率可能会忘记更改,造成数据不完整
C: 有人离职,删除记录后,工程也没有了

1.5.4.5 规范化表

第一步:这个表满足第一范式
第二步:这个表不是描述了一件事情

第二步分析

第三步:是否满足第三范式

第三步分析
第三步分析

1.6 查询语句

语法:select [选项] 列名 [from 表名] [where 条件]  [group by 分组] [order by 排序][having 条件] [limit 限制]

1.6.1 字段表达式

mysql> select '锄禾日当午';
+------------+
| 锄禾日当午          |
+------------+
| 锄禾日当午          |
+------------+

mysql> select 10*10;
+-------+
| 10*10 |
+-------+
|   100 |
+-------+

通过as给字段取别名:

mysql>  select '锄禾日当午' as content;
+------------+
| content    |
+------------+
| 锄禾日当午          |
+------------+
1 row in set (0.00 sec)

mysql> select 10*10 as result;
+--------+
| result |
+--------+
|    100 |
+--------+
1 row in set (0.00 sec)

多学一招:as可以省略

mysql> select 10*10  result;
+--------+
| result |
+--------+
|    100 |
+--------+
1 row in set (0.00 sec)

1.6.2 from子句

from:来自,from后面跟的是数据源。数据源可以有多个。返回笛卡尔积。
插入测试表:

mysql> create table t1(
    -> id int,
    -> name varchar(10)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.05 sec)

mysql> create table t2(
    -> field1 varchar(10),
    -> field2 varchar(10)
    -> );
Query OK, 0 rows affected (0.00 sec)

mysql> insert into t1 values (1,'tom'),(2,'berry');
Query OK, 2 rows affected (0.00 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

mysql> insert into t2 values ('333','333'),('444','444');
Query OK, 2 rows affected (0.02 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

测试多个数据源:

mysql> select * from t1,t2;              # 返回笛卡尔积
+------+-------+--------+--------+
| id   | name  | field1 | field2 |
+------+-------+--------+--------+
|    1 | tom   | 333    | 333    |
|    2 | berry | 333    | 333    |
|    1 | tom   | 444    | 444    |
|    2 | berry | 444    | 444    |
+------+-------+--------+--------+
4 rows in set (0.00 sec)

1.6.3 dual表

dual表是一个伪表。在有些特定情况下,没有具体的表的参与,但是为了保证select语句的完整又必须要一个表名,这时候就使用伪表。

mysql> select 10*10 as result from dual;  #dual表是用来保证select语句的完整性。
+--------+
| result |
+--------+
|    100 |
+--------+

1.6.4 where子句

where后面跟的是条件,在数据源中进行筛选。返回条件为真的记录。
MySQL支持的运算符:

运算符 含义
> 大于
< 小于
>= 大于等于
<= 小于等于
= 等于
!= 不等于
and
or
not
mysql> select * from stu where stusex='男';      # 查找性别是男的记录
mysql> select * from stu where stuage>=20;      # 查找年龄不低于20的记录

思考:如下代码输出什么:

select * from stu where 1      # 返回所有数据库
select * from stu where 0       #返回空记录

思考:如何查找北京和上海的学生?

mysql> select * from stu where stuaddress='上海' or stuaddress='北京';
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| stuNo  | stuName | stuSex | stuAge | stuSeat | stuAddress | ch   | math |
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| s25301 | 张秋丽        | 男       |     18 |       1 | 北京           |   80 | NULL |
| s25302 | 李文才       | 男       |     31 |       3 | 上海          |   77 |   76 |
| s25303 | 李斯文       | 女      |     22 |       2 | 北京           |   55 |   82 |
| s25320 | Tom     | 男       |     24 |       8 | 北京           |   65 |   67 |
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+

1.6.5 in | not in

上面的查询上海和北京的学生的SQL可以通过in语句来实现:

mysql> select * from stu where stuaddress in ('北京','上海');

练习:

  1. 查找学号是s25301,s25302,s25303的学生:
mysql> select * from stu where stuno in ('s25301','s25302','s25303');
  1. 查找年龄是18,19,20的学生:
mysql> select * from stu where stuage in(18,19,20);;
  1. 查找不是北京和上海的学生:
mysql> select * from stu where stuaddress not in ('北京','上海');

1.6.6 between ... and ... | not between ... and ...

查找某个范围的记录。

  1. 查找年龄在18~20之间的学生:
mysql> select * from stu where stuage>=18 and stuage<=20;   # 方法一

mysql> select * from stu where stuage between 18 and 20;   # 方法二
  1. 查找年龄不在18~20之间的学生:
mysql> select * from stu where stuage<18 or stuage>20;      #方法一

mysql> select * from stu where not (stuage>=18 and stuage<=20); #方法二

mysql> select * from stu where stuage not between 18 and 20; #方法三

1.6.7 is null | is not null

脚下留心:查询一个为空的字段不能用等于,必须用is null。

查找缺考的学生:

mysql> select * from stu where ch is null or math is null; # 查找缺考的人

查找参加考试的学生:

mysql> select * from stu where ch is not null and math is not null;

1.6.8 聚合函数

函数名 函数功能
sum() 求和
avg() 求平均值
max() 求最大值
min() 求最小值
count 求记录数

求语文总分、语文平均分、语文最高分、语文最低分、总人数:

mysql> select sum(ch) '语文总分',avg(ch) '语文平均分', max(ch) '语文最高分', min(ch) '语文最低分',count(*) '总人数' from stu;
+--------------+-----------------+-----------------+-----------------+-----------+
| 语文总分     | 语文平均分      | 语文最高分      | 语文最低分      | 总人数    |
+--------------+-----------------+-----------------+-----------------+-----------+
|          597 |         74.6250 |              88 |              55 |         9 |
+--------------+-----------------+-----------------+-----------------+-----------+

1.6.9 通配符

  1. _ [下划线] 表示任意一个字符
  2. % 表示任意字符

1.6.10 模糊查询(like)

查找姓张的同学:

mysql> select * from stu where stuname like '张%' ;

1.6.10 order by排序

asc:升序【默认】

desc:降序

mysql> select * from stu order by ch desc;      # 语文成绩降序排列

mysql> select * from stu order by math asc;     # 数学成绩升序排列

mysql> select * from stu order by math;       # 默认升序排列

多列排序:

#年龄升序,成绩降序
mysql> select *,(ch+math) as '总分' from stu order by stuage asc,(ch+math) desc;

思考如下代码表示什么含义:

select * from stu order by stuage desc,ch desc;     #年龄降序,语文降序
select * from stu order by stuage desc,ch asc;      #年龄降序,语文升序
select * from stu order by stuage,ch desc;          #年龄升序、语文降序
select * from stu order by stuage,ch;               #年龄升序、语文升序

1.6.12 group by 分组查询

将查询的结果分组,分组查询目的在于统计数据。

# 按性别分组,显示每组的平均年龄
mysql> select avg(stuage) as '年龄',stusex from stu group by stusex;
+---------+--------+
| 年龄        | stusex |
+---------+--------+
| 22.7500 | 女      |
| 25.4000 | 男       |
+---------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)
# 按地区分组,每个地区的平均年龄
mysql> select avg(stuage) as '年龄',stuaddress from stu group by stuaddress;
+---------+------------+
| 年龄        | stuaddress |
+---------+------------+
| 31.0000 | 上海          |
| 21.3333 | 北京           |
| 27.0000 | 天津           |
| 23.0000 | 河北          |
| 23.0000 | 河南           |
+---------+------------+
5 rows in set (0.00 sec)

脚下留心:
1、如果是分组查询,查询字段必须是分组字段和聚合函数。
2、查询字段是普通字段,只取第一个值(不同设置可能会报错)

通过group_concat()函数将同一组的值连接起来显示:

mysql> select group_concat(stuname),stusex from stu group by stusex;
+-------------------------------------+--------+
| group_concat(stuname)               | stusex |
+-------------------------------------+--------+
| 李斯文,诸葛丽丽,梅超风,Tabm                           | 女      |
| 张秋丽,李文才,欧阳俊雄,争青小子,Tom                          | 男       |
+-------------------------------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

多学一招:【了解】
1、分组后的结果默认会按升序排列显示
2、也是可以使用desc实现分组后的降序

多列分组:

mysql> select stuaddress,stusex,avg(stuage) from stu group by stuaddress,stusex;
+------------+--------+-------------+
| stuaddress | stusex | avg(stuage) |
+------------+--------+-------------+
| 上海          | 男       |     31.0000 |
| 北京           | 女      |     22.0000 |
| 北京           | 男       |     21.0000 |
| 天津           | 男       |     27.0000 |
| 河北          | 女      |     23.0000 |
| 河南           | 女      |     23.0000 |
+------------+--------+-------------+
6 rows in set (0.00 sec)

1.6.13 having条件

思考:数据库中的表是一个二维表,返回的结果是一张二维表,既然能在数据库的二维表中进行查询,能否在结果集的二维表上继续进行查询?

答:可以,having条件就是在结果集上继续进行筛选。

例题:

mysql> select * from stu where stusex='男' having stuaddress='北京';
+--------+-----------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| stuNo  | stuName   | stuSex | stuAge | stuSeat | stuAddress | ch   | math |
+--------+-----------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| s25301 | 张秋丽    | 男     |     18 |       1 | 北京       |   80 | NULL |
| s25320 | Tom       | 男     |     24 |       8 | 北京       |   65 |   67 |
+--------+-----------+--------+--------+---------+------------+------+------+
2 rows in set (0.00 sec)

1.6.14 limit

语法:limit 起始位置,显示长度。

mysql> select * from stu limit 0,2;    # 从0的位置开始,取两条数据
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| stuNo  | stuName | stuSex | stuAge | stuSeat | stuAddress | ch   | math |
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| s25301 | 张秋丽        | 男       |     18 |       1 | 北京           |   80 | NULL |
| s25302 | 李文才       | 男       |     31 |       3 | 上海          |   77 |   76 |
+--------+---------+--------+--------+---------+------------+------+------+
2 rows in set (0.00 sec)
 
mysql> select * from stu limit 2,2;    # 从2的位置开始,取两条数据
+--------+----------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| stuNo  | stuName  | stuSex | stuAge | stuSeat | stuAddress | ch   | math |
+--------+----------+--------+--------+---------+------------+------+------+
| s25303 | 李斯文        | 女      |     22 |       2 | 北京           |   55 |   82 |
| s25304 | 欧阳俊雄        | 男       |     28 |       4 | 天津           | NULL |   74 |
+--------+----------+--------+--------+---------+------------+------+------+

多学一招:limit在update和delete语句中也是可以使用的。

1.6.15 查询语句中的选项

查询语句中的选项有两个:

  1. all:显示所有数据 【默认】

  2. distinct:去除结果集中重复的数据

mysql> select distinct stuaddress from stu;
+------------+
| stuaddress |
+------------+
| 上海          |
| 天津           |
| 河南           |
| 河北          |
| 北京           |
+------------+
5 rows in set (0.00 sec)

1.7 union(联合)

插入测试数据:

mysql> create table GO1(
    -> id int primary key,
    -> name varchar(20));
Query OK, 0 rows affected (0.06 sec)

mysql> insert into Go1 values (1,'李白'),(2,'张秋丽');
Query OK, 2 rows affected (0.02 sec)
Records: 2  Duplicates: 0  Warnings: 0

1.7.1 union的使用

作用:将多个select语句结果集纵向联合起来

语法:select 语句 union [选项] select 语句 union [选项] select 语句
mysql> select stuno,stuname from stu union select id,name from Go1;
+--------+----------+
| stuno  | stuname  |
+--------+----------+
| s25301 | 张秋丽         |
| s25302 | 李文才        |
| s25303 | 李斯文        |
| s25304 | 欧阳俊雄        |
| s25305 | 诸葛丽丽         |
| s25318 | 争青小子        |
| s25319 | 梅超风        |
| s25320 | Tom      |
| s25321 | Tabm     |
| 1      | 李白         |
| 2      | 张秋丽         |
+--------+----------+

例题:查询上海的男生和北京的女生:

mysql> select stuname,stuaddress,stusex from stu where (stuaddress='上海' and stusex='男') or (stuaddress='北京' and stusex='女');
+---------+------------+--------+
| stuname | stuaddress | stusex |
+---------+------------+--------+
| 张秋丽        | 上海          | 男       |
| 梅超风       | 北京           | 女      |
+---------+------------+--------+
2 rows in set (0.00 sec)

mysql> select stuname,stuaddress,stusex from stu where stuaddress='上海' and stusex='男' union select stuname,stuaddress,stusex from stu where stuaddress='北京' and stusex='女';
+---------+------------+--------+
| stuname | stuaddress | stusex |
+---------+------------+--------+
| 张秋丽        | 上海          | 男       |
| 梅超风       | 北京           | 女      |
+---------+------------+--------+
2 rows in set (0.02 sec)

1.7.2 union的选项

union的选项有两个:

  1. all:显示所有数据

  2. distinct:去除重复的数据【默认】

mysql> select name from go1 union select stuname from stu;
+----------+
| name     |
+----------+
| 李白         |
| 张秋丽         |
| 李文才        |
| 李斯文        |
| 欧阳俊雄        |
| 诸葛丽丽         |
| 争青小子        |
| 梅超风        |
| Tom      |
| Tabm     |
+----------+

默认是去重复的,显示全部加all:

mysql> select name from go1 union all select stuname from stu;  # all不去重复记录
+----------+
| name     |
+----------+
| 李白         |
| 张秋丽         |
| 张秋丽         |
| 李文才        |
| 李斯文        |
| 欧阳俊雄        |
| 诸葛丽丽         |
| 争青小子        |
| 梅超风        |
| Tom      |
| Tabm     |
+----------+

1.7.3 union的注意事项

  1. union两边的select语句的字段个数必须一致

  2. union两边的select语句的字段名可以不一致,最终按第一个select语句的字段名。

  3. union两边的select语句中的数据类型可以不一致。

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