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　　三、关系数据库的标准语言———SQL

　　1.SQL概述SQL的英语名称是结构查询语言(Structured Query Language)

　　实际上它的功能包括查询(Query)、操纵(Manipulation)、定义(Definition)和控制(Control)

　　四个方面，是一个综合的、通用的、功能极强的关系数据库语言。SQL支持数据库的三级模式结构。

　　2.SQL的数据定义功能SQL的数据定义功能包括三部分:

　　定义基本表，定义视图和定义索引。它们是:CREATE TABLE CREATE VIEW CREATE INDEX DROP TABLE DROP VIEW DROP INDEX SQL的数据定义功能可用于定义和修改模式(如基本表)，定义外模式(如视图)和内模式(如索引)。

　　3.基本表的定义与删除

　　定义基本表的语句格式为:

　　CREATE TABLE表名 (列名1 类型[NOT NULL]

　　[，列名2类型[NOT NULL]]…)

　　[其他参数];

　　其中，任选项“其它参数”是与物理存储有关的参数。根据具体系统的不同而不同。删除基本表的语句为:DROP TABLE表名;删除索引的语句为:DROP INDEX索引名;删除索引的同时把有关索引的描述也从数据字典中删去。但表的内涵仍存在且其数据外延内容不变。把一个基本表的定义连同表上所有的记录、索引以及由此基本表导出的所有视图全部都删除，并释放相应的存储空间。

　　4.索引的建立与删除

　　对一个基本表，可以根据应用环境的需要建立若干索引，以提供多种存取方式。通常，索引的建立和删除由DBA或表的主人(即建立表的人)负责。用户不必也不能在存取数据时选择索引。存取路径的选择由系统自动进行。索引的描述存放在数据字典中。建立索引的语句格式为:

　　CREATE[UNIQUE] INDEX索引名ON基本表名(列名[次序][，列名[次序]]…)[其他参数];这里的任选项———其他参数是与物理存储有关的参数。索引可以建在一列或几列上。圆括号内是索引列的顺序说明表。其中的任选项———次序，指定了索引值排序的次序。可取ASC(升序)或DESC(降序)。缺省值为升序。UNIQUE表示每一索引值只对应唯一的数据记录。

　　5.SQL的数据操纵功能

　　SQL的数据操纵功能包括SELECT，INSERT，DELETE和UPDATE四个语句，即检索和更新(包括增、删、改)两部分工能。检索就是查询。

　　SQL更新语句SQL的更新语句

　　包括修改，删除和插入三类语句。

　　①修改(UPDATE)(亦称为更新)

　　修改语句的一般格式为:

　　UPDATE表名

　　SET字段=表达式[，字段=表达式]…

　　[WHERE谓词];

　　修改指定表中满足谓词(或条件)的元组，把这些元组按SET子句中的表达式修改相应属性或字段上的值。

　　②删除(DELETE)

　　删除语句一般格式为:

　　DELETE FROM表名

　　[WHERE谓词];

　　从指定表中删除满足谓词的那些记录。没有WHERE子句时表示删去此表中的全部记录，但此表的定义仍在数据字典中，只是一个空表。DELETE只对表外延操作，不对内涵操作。

　　③插入(INSERT)插入语句的一般格式为:

　　INSERT INTO表名[(字段名[，字段名]…)]

　　valueS(常量[，常量]…);

　　或

　　INSERT

　　INTO表名[(字段名[，字段名]…)]

　　子查询;

　　第一种格式把一个新记录插入指定的表中。第二种格式把子查询的结果插入表中。若表中有些字段在插入语句中没有出现，则这些字段上的值取空值NULL。当然在表定义中说明了NOT NULL的字段在插入时不能取NULL。若插入语句中没有指出字段名，则新记录必须在每个字段上均有值。

　　6.视图

　　视图是从一个或几个基本表(或视图)导出的表。某一用户可以定义若干视图。因此对某一用户而言，按ANSI/SPARC报告的观点，他的外模式是由若干基本表和若干视图组成的。视图和基本表不同，视图是一个虚表，即视图所对应的数据不实际存储在数据库中，数据库中只存储视图的定义(存在数据字典中)。视图一经定义就可以和基本表一样被查询、被删除(DROP)，也可以用来定义新的视图，但更新(增、删、改)操作将有一定限制。视图可以理解成一个数据库，只有内涵保存在数据库字典中，而无外延存储;其外延是在使用时动态地生成的或计算出来的。

　　(1)视图的定义与删除

　　SQL建立视图的语句格式为:

　　CREATE VIEW视图名[(字段名[，字段名]…)]

　　AS子查询

　　[WITH CHECK OPTION谓词];

　　视图可以删除，语句格式为:

　　DROP VIEW视图名;

　　视图的定义就从数据字典中删除。由此视图导出的其它视图也将自动被删除。若导出此视图的基本表删除了，则此视图也将自动删除。

　　(2)视图的查询语句

　　视图定义后，用户可以如同基本表那样对视图查询。

　　(3)视图的更新语句对视图的更新最终要转换成对基本表的更新(这里的更新，指INSERT，UPDATE和DELETE三类操作)。在关系数据库中，并非所有的视图都是可更新的，也就是说，有些视图的更新不能唯一地有意义地转换成对基本表的更新。

　　(4)视图的优点视图的概念具有很多优点，主要有:

　　(1)视图对于数据库的重构造提供了一定程度的逻辑独立性;

　　(2)简化了用户观点;

　　(3)视图机制使不同的用户能以不同的方式看待同一数据;

　　(4)视图机制对机密数据提供了自动的安全保护功能。

　　7.SQL的数据控制功能

　　SQL数据控制功能是指控制用户对数据的存取权力。某个用户对某类数据具有何种操作权力是由DBA决定的。这是个政策问题而不是技术问题。数据库管理系统的功能是保证这些决定的执行。为此它必须能:

　　(1)把授权的决定告知系统，这是由SQL的GRANT和REVOKE语句来完成的。

　　(2)把授权的结果存入数据字典。

　　(3)当用户提出操作请求时，根据授权情况进行检查，以决定是执行操作请求还是拒绝之。授权语句的一般格式为:

　　GRANT权力[，权力]…[ON对象类型对象名] TO用户[，用户]…，

　　[WITH GRANT OPTION];

　　对不同类型的操作对象可有不同的操作权力。

　　(1)对基本表、视图及其字段的操作权力有查询、插入、更新、删除以及它们的总和ALL PRIVILEGE。

　　(2)对基本表的操作权力还有修改(ALTER)和建立索引(INDEX)。

　　(3)对数据库的操作权力有建立表(CREATETAB)。某用户有了此权力就可以使用Create table建立基本表。称他为表的主人，拥有对此表的一切操作权力。

　　(4)对表空间的权力有使用(USE)数据库空间存储基本表的权力。

　　(5)系统权力有建立新数据库(CREATEDBA)的权力。GRANT语句中的任选项WITH GRANT OPTION的作用是使获得某种权力的用户可以把权力再授予别的用户。

　　8.嵌入式SQL

　　把SQL嵌入主语言使用时必须解决三个问题:

　　(1)区分SQL语句与主语言语句。这是通过在所有的SQL语句前加前缀EXEC SQL来解决的。SQL语句结束标志随主语言不同而不同，如PL/1用分号(;)，COBOL用EMD-EXEC来表示。SQL语句首先由预编译程序加以处理，转换为主语言编译程序能够识别的形式，然后交主语言编译程序进一步处理。

　　(2)数据库工作单元和程序工作单元之间的通信。SQL语句中可以使用主语言的程序变量(简称主变量)，这些变量名前加冒号(:)作标志，以区别地字段名，程序中使用的任何表(基本表或视图)都要用EXEC SQL DECLARE语句加以说明。一则使程序更加清晰，二则使预编译程序能作某些语法检查。SQL语句执行后，系统要反馈给应用程序若干信息，这些信息送到SQL的通信区SQL CA。SQL CA用语句EXEC SQL INCLUDE加以定义。在SQL CA中有一个状态指示字段SQL CODE。当SQL CODE为零时，表示SQL语句执行成功，否则返回一个错误代码(负值)或警告信息(正值)。程序员应该在每个SQL语句之后测试SQL CODE的值，以便处理各种情况。

　　(3)一个SQL语句原则上可产生或处理一组记录，而主语言一次只能处理一个记录，为此必须协调两种处理方式。这是用游标(Cursor)来解决的。下面首先讨论不需要游标的DML语句，然后讨论使用游标的DML语句。

　　9.不用游标的DML语句

　　不需要游标的DML语句有:查询结果为单记录的SELECT语句UPDATE(除了CURRENT形式的UPDATE)语句DELETE(除了CURRENT形式的DELETE)语句INSERT语句

　　(1)查询结果为单记录的SELECT语句这类语句的一般格式是:(主语言为PL/1)EXEC SQL SELECT目标列INTO主变量[空值标志]FROM基本表(或视图)[WHERE条件表达式];SELECT语句从数据库中找到符合条件的记录，把结果放到主变量中。

　　(2)UPDATE语句

　　(3)DELETE语句

　　(4)INSERT语句

　　10.使用游标的DML语句

　　一般情况下SELECT语句的查询结果是记录的集合而不是单个记录，为此需要用游标机制作为桥梁，把集合操作转换为单记录处理。与游标有关的语句有四个:

　　(1)定义游标。游标是与某一查询结果相联系的符号名。用DECLARE语句定义。这是一个说明语句。与游标相对应的SELECT语句这时并不执行。

　　(2)打开(OPEN)游标。打开游标语句使游标处于活动状态。与游标相应的查询语句被执行。游标指向查询结果集中的第一个记录之前。

　　(3)推进(FETCH)游标。把游标向前推进一个记录，并把游标指向的当前记录中的字段值取出，放到INTO子句后相应的主变量中。FETCH语句常常用于循环，以借助主语言功能逐一处理结果集中的数据。

　　(4)关闭(CLOSE)游标。关闭游标，使它不再和原来的查询结果相联系。关闭了的游标可以再次被打开，与新的查询结果集相联系。使用CURRENT形式的UPDATE和删除语句应注意:

　　(1)若游标定义中的SELECT语句带有UNION或ORDER BY子句，或者这个SELECT语句相当于定义了一个不可更新的视图，则不能用这两个更新语句。

　　(2)若使用CURRENT形式的UPDATE语句，则游标定义中要包括FOR UPDATE子句，指出更新的字段(SET子句中使用的字段)。因此，游标定义语句的一般格式为:EXEC SQL DECLARE游标名CURSOR FOR子查询UNION子查询…[FOR UPDATE OF字段名[，字段名]…|ORDER-BY-子句];

　　11.SQL的事务处理功能

　　(1)事务处理的概述所谓事务(Transaction)是指一系列动作的组合，这些动作被当作一个整体来处理。这些动作或者相继都被执行，或者什么也不做。在数据库中，一个动作是指一个SQL语句。事务是一组SQL语句组成的一个逻辑单位。要么这些SQL语句全部被按顺序正确执行，要么在某SQL语句执行失败时，按照用户要求，取消已执行的SQL语句对数据库中数据的修改。或者要么事务中SQL语句都被正确执行，完成该事务对数据库中数据的所有操作;或者要么相当于一条SQL语句也未执行，数据库数据未做任何改动。

　　(2)SQL语言的事务处理语句SQL语言有3条语句用于事务处理，它们是:

　　(1)Commit语句，对于正确执行了的事务进行提交，进行提交即对数据库中数据的修改永久化。同时还释放事务和封锁，标志该事务结束。

　　(2)Save point语句，定义事务中的一个回滚保留点，它是事务恢复时的一个标记点。

　　(3)rollback语句，无论事务执行的当前位置在哪里，该语句的执行要么取消事务执行以来对数据库的全部修改，要么取消至某个指定回滚点后对数据库的全部修改。释放自保留点之后的全部表或行的封锁(没有保留点，相当于回滚到事务开始处，终止该事务)。事务的恢复(回滚)是根据事务执行前保存下的当时数据库状态来实现的。一遇到rollback语句，就将数据库中数据恢复到原来的状态，相当于撤消事务中已执行了的SQL语句。

　　四、数据库的存储结构

　　数据库的存储结构不同于一般文件系统的存储结构。数据库数据的特点是各种记录型之间彼此有联系，数据是结构化的。数据的存储结构不仅涉及每种记录型的记录如何存储，而且要使数据的存储反映各种记录型之间的联系。在DB多级模式中引入内模式(存储模式)的主要目的是使模式的数据结构的描述同它的存储表示的描述分开，以致DBA为了协调数据库性能而对数据库数据的存储方法进行修改时，可不必修改模式，以提高数据库的物理独立性。在各个数据库管理系统中，对内模式的定义功能各不相同。在关系数据库管理系统中有些DDL语句可影响数据库的存储结构。在DBMS中各级模式的存储结构是恒定的或唯一的，而数据库内容(或其记录)的存储方式是不唯一的。数据库存储结构设计的好坏直接影响系统的性能。在存储结构中主要是涉及存储记录的设计。存储记录与概念记录之间具有对应关系，如果存储记录与概念记录之间具有一一对应关系，在这种情况下存储记录的设计就比较简单，不需要进一步讨论。概念记录是指在逻辑结构中的记录。但当一个概念记录对应多个不同类型的存储记录时，存在如何设计存储记录的问题。对于这样的概念记录，其存储记录可以有以下几种设计:

　　1.顺序组织

　　将存储记录设计成与概念记录一一对应，按SNO大小(或按记录到来)的顺序将记录组成一个顺序组织的文件。这样组织的优点是结构简单，缺点是会浪费存储空间。

　　2.顺序带链的组织

　　顺序带链组织允许记录中带有指针(Pointer)，这样可以大大节省存储空间。

　　3.带次关键字索引的顺序组织

　　为了适应对多项内容的检索，可以建立索引文件，上述组织可改为带次关键字索引的顺序组织。

　　4.多表组织

　　在次关键字索引中，由于一个次关键字值对应于多个记录值，它们的个数是不固定的，所以对应的指针数目是可变的。这种可变性给管理带来困难，为了解决这个困难，引入了多表组织。多表组织的实现思想比较简单，在索引中多个指针分散存放在每个记录值中，索引项中的指针指向第一个记录，在第一个记录中的指针指向第二个记录等等。

　　5.完全倒排组织在一个记录型中，对主关键字以外的数据项都建立索引，这样的组织称之为完全倒排组织。

　　6.Hash定址组织对于每一个存储记录值存放在数据库的什么地方，可通过对该记录的主关键字值的杂凑函数计算得出。这种组织为Hash定址组织。杂凑函数种类很多，如质数除余法、基数转换法、平方取中法、折叠法、位移法及各位数字分析法等等。关键是如何选择一个杂凑函数，尽可能避免发生碰撞。对于不同的主关键字值通过计算而得到同一个地址的映象，称之为碰撞。

　　7.联系的存储

　　在关系数据库中，通过外来关键字(Foreign Key)来表示概念记录之间的联系。例如，为了表达学生和学校的联系，可以在学生记录中增加外来关键字“学校号”来表示联系。

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