Язык SQL: Основные принципы и структура запросов

Введение

В данной лекции мы будем изучать основы языка SQL (Structured Query Language), который используется для работы с реляционными базами данных. SQL является стандартным языком для создания, изменения и управления данными в базах данных.

Мы рассмотрим основные понятия и структуру языка SQL, типы данных, операторы, запросы, таблицы и отношения, индексы, транзакции и ограничения. Также мы рассмотрим примеры использования SQL для решения различных задач.

После изучения этой лекции вы сможете использовать SQL для работы с базами данных, создавать запросы, изменять данные и выполнять другие операции.

Нужна помощь в написании работы?

Мы - биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Цена работы

Основные понятия

В языке SQL (Structured Query Language) основными понятиями являются:

База данных (Database)

База данных – это организованная коллекция данных, которая хранится и управляется с помощью СУБД (системы управления базами данных). База данных может содержать таблицы, представления, индексы и другие объекты.

Таблица (Table)

Таблица – это структурированное представление данных в базе данных. Она состоит из строк и столбцов, где каждая строка представляет отдельную запись, а каждый столбец представляет отдельное поле данных.

Запрос (Query)

Запрос – это команда, которая выполняется для извлечения, изменения или удаления данных из базы данных. Запросы могут быть простыми (например, выборка всех записей из таблицы) или сложными (например, объединение нескольких таблиц).

Индекс (Index)

Индекс – это структура данных, которая ускоряет поиск и сортировку данных в таблице. Он создается на одном или нескольких столбцах таблицы и позволяет быстро находить записи, удовлетворяющие определенным условиям.

Транзакция (Transaction)

Транзакция – это логическая единица работы с базой данных, которая состоит из одной или нескольких операций. Транзакции обеспечивают целостность данных и гарантируют, что все операции будут выполнены либо полностью, либо не будут выполнены вообще.

Ограничения (Constraints)

Ограничения – это правила, которые определяют допустимые значения и отношения между данными в таблице. Они могут быть использованы для обеспечения целостности данных и предотвращения ошибок при вставке, обновлении или удалении данных.

Это основные понятия, которые необходимо понимать при работе с языком SQL. Они являются основой для понимания и использования других концепций и возможностей языка.

Структура языка SQL

Язык SQL (Structured Query Language) – это язык программирования, который используется для работы с реляционными базами данных. Он предоставляет набор команд и операторов для создания, изменения и управления данными в базе данных.

Структура языка SQL состоит из следующих основных элементов:

Команды DDL (Data Definition Language)

Команды DDL используются для создания, изменения и удаления структуры базы данных. Они включают в себя следующие команды:

• CREATE: используется для создания таблиц, индексов, представлений и других объектов базы данных.
• ALTER: используется для изменения структуры таблицы, добавления или удаления столбцов и других изменений.
• DROP: используется для удаления таблиц, индексов, представлений и других объектов базы данных.

Команды DML (Data Manipulation Language)

Команды DML используются для вставки, обновления и удаления данных в таблицах базы данных. Они включают в себя следующие команды:

• SELECT: используется для выборки данных из таблицы.
• INSERT: используется для вставки новых данных в таблицу.
• UPDATE: используется для обновления существующих данных в таблице.
• DELETE: используется для удаления данных из таблицы.

Команды DCL (Data Control Language)

Команды DCL используются для управления правами доступа к данным в базе данных. Они включают в себя следующие команды:

• GRANT: используется для предоставления прав доступа к объектам базы данных.
• REVOKE: используется для отзыва прав доступа к объектам базы данных.

Команды TCL (Transaction Control Language)

Команды TCL используются для управления транзакциями в базе данных. Они включают в себя следующие команды:

• COMMIT: используется для подтверждения изменений, сделанных в рамках транзакции.
• ROLLBACK: используется для отмены изменений, сделанных в рамках транзакции.
• SAVEPOINT: используется для создания точки сохранения в рамках транзакции.

Это основная структура языка SQL, которая позволяет создавать, изменять и управлять данными в реляционных базах данных. Понимание этих элементов является важным для эффективного использования SQL при работе с базами данных.

Типы данных

В SQL существует несколько основных типов данных, которые используются для хранения различных типов информации. Каждый тип данных имеет свои особенности и ограничения, которые необходимо учитывать при создании таблиц и работы с данными.

Числовые типы данных

Числовые типы данных используются для хранения числовых значений. В SQL есть несколько различных числовых типов данных:

• INTEGER: используется для хранения целых чисел.
• DECIMAL(p, s): используется для хранения чисел с фиксированной точностью и масштабом. Параметр p указывает общую точность числа, а параметр s указывает количество знаков после запятой.
• FLOAT: используется для хранения чисел с плавающей точкой.

Текстовые типы данных

Текстовые типы данных используются для хранения текстовой информации. В SQL есть несколько различных текстовых типов данных:

• CHAR(n): используется для хранения строк фиксированной длины. Параметр n указывает максимальную длину строки.
• VARCHAR(n): используется для хранения строк переменной длины. Параметр n указывает максимальную длину строки.
• TEXT: используется для хранения больших объемов текстовой информации.

Дата и время

Типы данных для хранения даты и времени используются для работы с датами и временем. В SQL есть несколько различных типов данных для работы с датой и временем:

• DATE: используется для хранения даты.
• TIME: используется для хранения времени.
• DATETIME: используется для хранения даты и времени.

Логический тип данных

Логический тип данных используется для хранения логических значений, таких как “истина” или “ложь”. В SQL есть тип данных BOOLEAN, который может принимать значения TRUE или FALSE.

Это основные типы данных, которые используются в SQL. При создании таблиц и работы с данными необходимо выбирать подходящий тип данных, чтобы эффективно хранить и обрабатывать информацию.

Операторы

Операторы в языке SQL используются для выполнения различных операций с данными в базе данных. Они позволяют выбирать, вставлять, обновлять и удалять данные, а также выполнять различные вычисления и сравнения.

Оператор SELECT

Оператор SELECT используется для выборки данных из таблицы. Он позволяет указать, какие столбцы и строки нужно выбрать, а также применять различные условия и сортировку.

Оператор INSERT

Оператор INSERT используется для вставки новых данных в таблицу. Он позволяет указать, в какую таблицу и в какие столбцы нужно вставить данные, а также указать значения для этих столбцов.

Оператор UPDATE

Оператор UPDATE используется для обновления данных в таблице. Он позволяет указать, какие столбцы и строки нужно обновить, а также указать новые значения для этих столбцов.

Оператор DELETE

Оператор DELETE используется для удаления данных из таблицы. Он позволяет указать, какие строки нужно удалить, а также применять различные условия.

Операторы сравнения

Операторы сравнения используются для сравнения значений в выражениях. Некоторые из наиболее часто используемых операторов сравнения включают:

• =: равно
• != или <>: не равно
• >: больше
• <: меньше
• >=: больше или равно
• <=: меньше или равно

Логические операторы

Логические операторы используются для комбинирования условий в выражениях. Некоторые из наиболее часто используемых логических операторов включают:

• AND: возвращает истину, если оба условия истинны
• OR: возвращает истину, если хотя бы одно из условий истинно
• NOT: возвращает истину, если условие ложно

Это лишь некоторые из операторов, которые можно использовать в языке SQL. Операторы позволяют выполнять различные операции с данными и обрабатывать их в соответствии с требованиями.

Запросы

Запросы в языке SQL используются для извлечения данных из базы данных. Они позволяют получить нужную информацию, отфильтровать данные по определенным условиям, объединить данные из разных таблиц и многое другое.

SELECT

Основной оператор для выполнения запросов в SQL – это оператор SELECT. Он позволяет выбрать определенные столбцы из таблицы или все столбцы целиком.

Примеры использования оператора SELECT:

SELECT * FROM employees;

В этом примере мы выбираем все столбцы из таблицы “employees”. Знак “*” означает “все столбцы”.

SELECT name, age FROM students;

В этом примере мы выбираем только столбцы “name” и “age” из таблицы “students”.

WHERE

Оператор WHERE используется для фильтрации данных в запросе. Он позволяет указать условие, которому должны соответствовать выбранные строки.

Примеры использования оператора WHERE:

SELECT * FROM employees WHERE age > 30;

В этом примере мы выбираем все столбцы из таблицы “employees”, где значение столбца “age” больше 30.

SELECT name, salary FROM employees WHERE department = 'IT';

В этом примере мы выбираем только столбцы “name” и “salary” из таблицы “employees”, где значение столбца “department” равно ‘IT’.

JOIN

Оператор JOIN используется для объединения данных из разных таблиц на основе определенного условия.

Примеры использования оператора JOIN:

SELECT employees.name, departments.name FROM employees JOIN departments ON employees.department_id = departments.id;

В этом примере мы выбираем столбцы “name” из таблиц “employees” и “departments”, объединяя их по условию, что значение столбца “department_id” в таблице “employees” равно значению столбца “id” в таблице “departments”.

ORDER BY

Оператор ORDER BY используется для сортировки результатов запроса по определенному столбцу.

Примеры использования оператора ORDER BY:

SELECT * FROM employees ORDER BY salary DESC;

В этом примере мы выбираем все столбцы из таблицы “employees” и сортируем результаты по столбцу “salary” в порядке убывания.

SELECT name, age FROM students ORDER BY age ASC;

В этом примере мы выбираем только столбцы “name” и “age” из таблицы “students” и сортируем результаты по столбцу “age” в порядке возрастания.

Это лишь некоторые из возможностей языка SQL для выполнения запросов. Операторы SELECT, WHERE, JOIN и ORDER BY позволяют выполнять различные операции с данными и получать нужную информацию из базы данных.

Таблицы и отношения

В языке SQL данные хранятся в таблицах. Таблица представляет собой структурированное представление данных, состоящее из строк и столбцов. Каждая строка таблицы представляет отдельную запись, а каждый столбец представляет отдельное поле данных.

Отношение между таблицами в базе данных называется связью. Связи могут быть один к одному, один ко многим или многие ко многим. Одному к одному соответствует ситуация, когда каждая запись в одной таблице соответствует только одной записи в другой таблице. Один ко многим соответствует ситуации, когда каждая запись в одной таблице может соответствовать нескольким записям в другой таблице. Многие ко многим соответствует ситуации, когда каждая запись в одной таблице может соответствовать нескольким записям в другой таблице, и наоборот.

Для создания таблицы в SQL используется оператор CREATE TABLE. Например, чтобы создать таблицу “students” с полями “id”, “name” и “age”, можно использовать следующий запрос:

CREATE TABLE students (
  id INT PRIMARY KEY,
  name VARCHAR(50),
  age INT
);

В этом примере мы создаем таблицу “students” с тремя столбцами: “id” типа INT, “name” типа VARCHAR(50) и “age” типа INT. Ключевое слово PRIMARY KEY указывает, что столбец “id” является первичным ключом таблицы, что означает, что каждая запись в таблице будет иметь уникальное значение в этом столбце.

После создания таблицы можно добавлять данные с помощью оператора INSERT INTO. Например, чтобы добавить нового студента в таблицу “students”, можно использовать следующий запрос:

INSERT INTO students (id, name, age) VALUES (1, 'John Doe', 20);

В этом примере мы добавляем новую запись в таблицу “students” с значениями “id” равным 1, “name” равным ‘John Doe’ и “age” равным 20.

Для получения данных из таблицы используется оператор SELECT. Например, чтобы выбрать все записи из таблицы “students”, можно использовать следующий запрос:

SELECT * FROM students;

В этом примере мы выбираем все столбцы из таблицы “students”. Знак “*” означает выбор всех столбцов.

Это лишь некоторые из возможностей работы с таблицами и отношениями в языке SQL. SQL предоставляет множество операторов и функций для работы с данными в таблицах и управления связями между ними.

Индексы

Индексы в языке SQL используются для ускорения поиска и сортировки данных в таблицах. Они представляют собой структуры данных, которые содержат отображение значений столбца на соответствующие строки таблицы.

Почему нужны индексы?

Без использования индексов, поиск данных в таблице может быть очень медленным, особенно если таблица содержит большое количество записей. Индексы позволяют базе данных быстро находить нужные данные, так как они предварительно отсортированы и организованы для быстрого доступа.

Создание индексов

Индексы могут быть созданы на одном или нескольких столбцах таблицы. Для создания индекса используется оператор CREATE INDEX, который принимает имя индекса, имя таблицы и столбцы, на которых нужно создать индекс.

CREATE INDEX index_name ON table_name (column1, column2, ...);

Например, чтобы создать индекс на столбце “last_name” в таблице “employees”, можно использовать следующий запрос:

CREATE INDEX idx_last_name ON employees (last_name);

Использование индексов

После создания индекса, база данных будет использовать его для ускорения поиска и сортировки данных. Например, если мы хотим найти все записи в таблице “employees” с фамилией “Smith”, база данных может использовать индекс на столбце “last_name” для быстрого поиска.

SELECT * FROM employees WHERE last_name = 'Smith';

Индексы также могут быть использованы для ускорения операций сортировки данных. Например, если мы хотим отсортировать записи в таблице “employees” по фамилии, база данных может использовать индекс на столбце “last_name” для быстрой сортировки.

SELECT * FROM employees ORDER BY last_name;

Обновление индексов

При обновлении данных в таблице, индексы также должны быть обновлены, чтобы отражать изменения. База данных автоматически обновляет индексы при выполнении операций вставки, обновления и удаления данных.

Однако, обновление индексов может занимать время и ресурсы, особенно если таблица содержит большое количество записей. Поэтому, при проектировании базы данных, необходимо тщательно выбирать столбцы для создания индексов и учитывать их влияние на производительность.

Индексы являются важным инструментом для оптимизации работы с данными в языке SQL. Они позволяют ускорить поиск и сортировку данных, что повышает производительность базы данных.

Транзакции

Транзакция – это логическая единица работы с базой данных, которая состоит из одного или нескольких операторов SQL. Транзакции используются для обеспечения целостности данных и поддержания согласованности базы данных.

Основные свойства транзакций:

Атомарность

Транзакция должна быть выполнена целиком или не выполнена вообще. Если в процессе выполнения транзакции происходит ошибка или сбой, то все изменения, сделанные в рамках этой транзакции, должны быть отменены (откат), чтобы вернуть базу данных в исходное состояние.

Согласованность

Транзакция должна приводить базу данных из одного согласованного состояния в другое согласованное состояние. Это означает, что все правила и ограничения, установленные на базу данных, должны быть соблюдены во время выполнения транзакции.

Изолированность

Транзакции должны быть изолированы друг от друга, то есть изменения, сделанные в одной транзакции, не должны быть видимыми для других транзакций до тех пор, пока первая транзакция не будет завершена. Это обеспечивает непротиворечивость и предотвращает конфликты при одновременном доступе к данным.

Долговечность

Изменения, сделанные в рамках транзакции, должны быть сохранены даже в случае сбоя системы или отключения питания. Для этого используется механизм журналирования, который записывает все изменения в специальный журнал, чтобы восстановить базу данных после сбоя.

Транзакции в языке SQL обычно начинаются с команды “BEGIN TRANSACTION” и завершаются командой “COMMIT” или “ROLLBACK”. Команда “COMMIT” фиксирует изменения, сделанные в рамках транзакции, и сохраняет их в базе данных. Команда “ROLLBACK” отменяет все изменения и возвращает базу данных в исходное состояние.

Использование транзакций позволяет обеспечить надежность и целостность данных в базе данных, а также предотвратить потерю или повреждение данных в случае сбоев или ошибок.

Ограничения

В языке SQL ограничения (constraints) используются для определения правил, которым должны соответствовать данные в таблице. Они обеспечивают целостность данных и предотвращают вставку некорректных значений.

Ограничение на уникальность (UNIQUE)

Ограничение на уникальность гарантирует, что значения в указанном столбце или группе столбцов будут уникальными. Это означает, что в столбце не может быть двух одинаковых значений.

Пример:

CREATE TABLE students (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    email VARCHAR(50) UNIQUE
);

В данном примере ограничение UNIQUE применяется к столбцу email, что означает, что в этом столбце не может быть двух одинаковых значений.

Ограничение на внешний ключ (FOREIGN KEY)

Ограничение на внешний ключ используется для связи данных между двумя таблицами. Оно гарантирует, что значения в столбце, являющемся внешним ключом, ссылаются на существующие значения в столбце другой таблицы.

Пример:

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    product_id INT,
    FOREIGN KEY (customer_id) REFERENCES customers(id),
    FOREIGN KEY (product_id) REFERENCES products(id)
);

В данном примере ограничения FOREIGN KEY связывают столбцы customer_id и product_id таблицы orders с соответствующими столбцами таблиц customers и products. Это гарантирует, что значения в столбцах customer_id и product_id будут ссылаться на существующие значения в таблицах customers и products.

Ограничение на проверку (CHECK)

Ограничение на проверку позволяет определить условие, которому должны соответствовать значения в столбце. Если значение не удовлетворяет условию, то оно не будет добавлено в таблицу.

Пример:

CREATE TABLE employees (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    age INT CHECK (age >= 18)
);

В данном примере ограничение CHECK определяет, что значение в столбце age должно быть больше или равно 18. Если значение не удовлетворяет этому условию, то оно не будет добавлено в таблицу.

Ограничение на удаление и обновление (ON DELETE, ON UPDATE)

Ограничение на удаление и обновление используется для определения действий, которые должны произойти при удалении или обновлении связанных данных в другой таблице.

Пример:

CREATE TABLE orders (
    id INT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    FOREIGN KEY (customer_id) REFERENCES customers(id) ON DELETE CASCADE
);

В данном примере ограничение ON DELETE CASCADE указывает, что при удалении записи из таблицы customers, все связанные записи из таблицы orders также должны быть удалены.

Это лишь некоторые из возможных ограничений, которые можно использовать в языке SQL. Ограничения позволяют определить правила, которым должны соответствовать данные в таблице, и обеспечивают целостность и надежность базы данных.

Примеры использования

Пример 1: Создание таблицы

Допустим, у нас есть база данных для учета сотрудников в компании. Мы хотим создать таблицу “employees” с полями “id”, “name” и “salary”. Вот как может выглядеть SQL-запрос для создания такой таблицы:

CREATE TABLE employees (
    id INT PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(50),
    salary DECIMAL(10,2)
);

В этом примере мы используем оператор CREATE TABLE для создания таблицы “employees”. Указываем названия полей и их типы данных (INT, VARCHAR, DECIMAL). Также мы указываем, что поле “id” является первичным ключом (PRIMARY KEY), что означает, что каждая запись в таблице должна иметь уникальное значение в этом поле.

Пример 2: Выборка данных

Предположим, у нас есть таблица “employees” с данными о сотрудниках. Мы хотим выбрать всех сотрудников с зарплатой выше 5000. Вот как может выглядеть SQL-запрос для этого:

SELECT * FROM employees WHERE salary > 5000;

В этом примере мы используем оператор SELECT для выборки данных из таблицы “employees”. Звездочка (*) означает, что мы выбираем все поля из таблицы. Затем мы указываем условие WHERE, где проверяем, что значение поля “salary” больше 5000.

Пример 3: Обновление данных

Предположим, у нас есть таблица “employees” с данными о сотрудниках. Мы хотим обновить зарплату сотрудника с id=1 на 6000. Вот как может выглядеть SQL-запрос для этого:

UPDATE employees SET salary = 6000 WHERE id = 1;

В этом примере мы используем оператор UPDATE для обновления данных в таблице “employees”. Мы указываем, что хотим изменить значение поля “salary” на 6000. Затем мы указываем условие WHERE, где проверяем, что значение поля “id” равно 1.

Пример 4: Удаление данных

Предположим, у нас есть таблица “employees” с данными о сотрудниках. Мы хотим удалить всех сотрудников с зарплатой ниже 3000. Вот как может выглядеть SQL-запрос для этого:

DELETE FROM employees WHERE salary < 3000;

В этом примере мы используем оператор DELETE для удаления данных из таблицы "employees". Затем мы указываем условие WHERE, где проверяем, что значение поля "salary" меньше 3000.

Это лишь некоторые из возможных примеров использования языка SQL. SQL предоставляет мощные инструменты для работы с базами данных и позволяет выполнять различные операции, такие как создание таблиц, выборка данных, обновление и удаление данных.

Таблица сравнения языков программирования

Заключение

В данной лекции мы рассмотрели основы языка SQL, который используется для работы с базами данных. Мы изучили структуру языка, типы данных, операторы, запросы, таблицы и отношения, индексы, транзакции и ограничения. SQL является мощным инструментом для работы с данными и позволяет эффективно управлять информацией в базах данных. Он широко применяется в различных областях, таких как веб-разработка, аналитика данных, бизнес-анализ и другие. Понимание основ SQL является важным навыком для всех, кто работает с базами данных.