結構化查詢語言 - 資訊及通訊科技 - 高中 (HKDSE)

章节笔记：掌握 SQL（结构化查询语言）

各位同學好！欢迎来到数据库的世界。试想想你身边所有的资料：朋友的联络资料、学校的学生记录、网上购物网站上的商品等等。所有这些资讯是如何储存、管理和检索的？答案往往是一个数据库，而我们用来与它“沟通”的语言就是 SQL。

在这些笔记中，我们将学习如何使用 SQL 来提出问题、更改资讯，甚至建立数据库的一部分。这就像学习一种秘密语言，它为你每天使用的许多应用程序和网站提供支持。刚开始时可能觉得有点难，但别担心，我们会通过大量例子一步步地将它拆解！

什么是 SQL？一个简单的比喻

想像一下你学校的图书馆有一个超级有条理的数字目录。SQL 就是你用来要求图书馆管理员（数据库管理系统，或称 DBMS）在该目录（数据库）中寻找、新增或更新书籍资讯的特殊语言。

查询资料：“显示所有 J.K. Rowling 撰写的书籍。”
新增资料：“将这本新书《资讯及通讯科技历险记》新增到系统中。”
更新资料：“将《哈利波特》的状态从‘可借阅’更改为‘已借出’。”

SQL 有几种主要的指令类型。我们可以把它们想像成不同类型的请求：

资料查询语言 (DQL)：用于提出问题和获取资料。（最常用！）
资料操作语言 (DML)：用于更改资料（新增、更新、删除记录）。
资料定义语言 (DDL)：用于建立和管理数据库结构本身（建立或更改表格）。

第一部分：使用 SELECT 查询资料 (DQL)

这是 SQL 中最重要且最常用的部分，它全部关于检索资讯。其基本结构简单易记。

我们将使用一个名为 Students 的示例表格作为例子：

Students 表格

学生编号 | 名字 | 姓氏 | 班级 | 分数
101 | Chan | Tai Man | 5A | 88
102 | Lee | Siu Ming | 5B | 95
103 | Wong | Ka Wai | 5A | 72
104 | Ng | Mei Ling | 5C | 88
105 | Cheung | Pui Sze | 5B | 65

基本 SELECT 语句

两个必要的部分是 SELECT（你想要哪些字段）和 FROM（从哪个表格中查找）。

获取指定字段：

查找所有学生的名字和姓氏。

SELECT FirstName, LastName FROM Students;

获取所有字段（使用通配符 *）：

查找所有学生的所有资讯。

SELECT * FROM Students;

记忆提示：将 * 想像成一个通配符，意思是“所有”。

使用 WHERE 过滤结果

如果你不想获取所有记录怎么办？WHERE 子句允许你设定条件来过滤结果。

查找 5A 班学生的名字。

SELECT FirstName, LastName FROM Students WHERE Class = '5A';

重要提示：文本值（如 '5A'）通常放在单引号 ' ' 内。

WHERE 子句的运算符

你可以使用不同的运算符来建立强大的筛选条件：

比较运算符：
- = (等于)
- <> (不等于)
- > (大于)
- < (小于)
- >= (大于或等于)
- <= (小于或等于)
逻辑运算符：
- AND：两个条件都必须为真。（例如：WHERE Class = '5A' AND Score > 80）
- OR：至少一个条件必须为真。（例如：WHERE Score < 70 OR Score > 90）
- NOT：反转条件的结果。（例如：WHERE NOT Class = '5A'）
特殊运算符：
- BETWEEN：检查值是否在指定范围内（包含两端）。
  例子：WHERE Score BETWEEN 70 AND 90;（这等同于 Score >= 70 AND Score <= 90）
- IN：检查值是否与列表中任何值匹配。
  例子：WHERE Class IN ('5A', '5C');（这是 Class = '5A' OR Class = '5C' 的简写）
- LIKE：用于文本的模式匹配。它使用通配符：
  - %：代表零个、一个或多个字符。
  - _：代表一个单一字符。
  例子 1：查找姓氏以 'W' 开头的学生。
  WHERE LastName LIKE 'W%';
  例子 2：查找名字是 'Siu' 后面跟着四个字符的学生。
  WHERE FirstName LIKE 'Siu ____';

使用 ORDER BY 排序结果

ORDER BY 子句会对你的结果进行排序。默认情况下，它按升序排序（A-Z，1-100）。

ASC：升序（默认值）。
DESC：降序。

列出所有学生，按分数从高到低排序。

SELECT FirstName, LastName, Score FROM Students ORDER BY Score DESC;

快速回顾：DQL 黄金三剑客

对于大多数查询，你会使用这个结构：

SELECT [字段]
FROM [表格]
WHERE [条件]
ORDER BY [排序字段];

你不一定总是需要 `WHERE` 或 `ORDER BY`，但它们必须按这个顺序出现！

第二部分：汇总及操作资料（选修内容）

现在我们将进入数据库选修部分涵盖的更进阶主题。这正是 SQL 变得真正强大的地方！

聚合函数：全盘概览

这些函数对一组行执行计算，并返回一个单一的汇总值。

COUNT()：计算行数。
SUM()：计算字段中所有值的总和。
AVG()：计算字段中值的平均值。
MAX()：查找字段中的最高值。
MIN()：查找字段中的最低值。

总共有多少学生？

SELECT COUNT(*) FROM Students;

5A 班学生的平均分数是多少？

SELECT AVG(Score) FROM Students WHERE Class = '5A';

字符串函数：处理文本

SQL 有用于处理文本资料的函数。确切的名称可能有所不同，但概念是相似的。

LENGTH() 或 LEN()：获取字符串的字符数。
UCASE() 或 UPPER()：将文本转换为大写。
LCASE() 或 LOWER()：将文本转换为小写。

显示所有学生姓氏的大写形式。

SELECT UCASE(LastName) FROM Students;

使用 DML 更改资料

这些指令修改表格内部的资料。

注意！ DML 的一个错误可能会永久性地更改或删除你的资料。使用 WHERE 子句时务必小心！

INSERT INTO：新增资料

向表格新增一行（记录）。

向表格新增一个学生。

INSERT INTO Students (StudentID, FirstName, LastName, Class, Score) VALUES (106, 'Lau', 'Kit Ying', '5C', 81);

UPDATE：修改现有资料

更改现有行中的资料。

常见错误：忘记 `WHERE` 子句将更新表格中的所有行！

Chan Tai Man（学生编号 101）重考了一次，现在他的分数是 91。

UPDATE Students SET Score = 91 WHERE StudentID = 101;

DELETE：删除资料

从表格中删除行。

常见错误：忘记 `WHERE` 子句将删除表格中的所有行！

学生 Cheung Pui Sze（学生编号 105）已离校。

DELETE FROM Students WHERE StudentID = 105;

重点：DML 的安全使用

WHERE 子句是 UPDATE 和 DELETE 的安全网。它告诉数据库确切要更改或删除哪条记录。在执行指令前务必仔细检查！

第三部分：使用连接及子查询进行进阶查询（选修内容）

真实世界的数据库为了提高效率，会将资料分散储存于多个表格中。我们如何将它们组合起来呢？使用连接 (JOINs)！

让我们新增另一个表格：Courses。

Courses 表格

前提知识：主键与外键

为了连接表格，我们需要特殊的键。

主键 (PK) 是表格中唯一识别每条记录的字段（例如 Students 表格中的 `StudentID`）。
外键 (FK) 是来自一个表格的主键，你将其放入另一个表格中以建立连接。

连接表格

连接 (JOIN) 根据表格之间相关的字段将两个或多个表格中的行组合起来。

等值连接（或称内部连接 INNER JOIN）

这是最常见的连接类型。它只返回在两个表格中都有匹配值的记录。

让我们想像我们有第三个表格 Enrollments，它连接 Students 和 Courses。

Enrollments 表格

学生编号 | 课程编号
101 | ICT
101 | ENG
102 | ICT
103 | MATH

显示每个学生的名字以及他们报读的课程名称。

SELECT S.FirstName, C.CourseName FROM Students S JOIN Enrollments E ON S.StudentID = E.StudentID JOIN Courses C ON E.CourseID = C.CourseID;

解释：
1. 我们使用别名（S 代表 Students，C 代表 Courses）来缩短程序代码。
2. ON 关键字指定连接条件：`ON table1.column = table2.column`。

外部连接（左连接 LEFT JOIN 和右连接 RIGHT JOIN）

如果你想查看一个表格中的所有记录，即使它们在另一个表格中没有匹配项，该怎么办？

LEFT JOIN（左连接）：返回左侧表格（首先提到的表格）中的所有记录，以及右侧表格中匹配的记录。如果没有匹配项，右侧结果为空值 (NULL)。
RIGHT JOIN（右连接）：返回右侧表格中的所有记录。它与左连接相反。

列出所有学生及其所修读的课程。即使没有修读任何课程的学生也应列出。

SELECT S.FirstName, E.CourseID FROM Students S LEFT JOIN Enrollments E ON S.StudentID = E.StudentID;

这将显示 Chan Tai Man 和 Lee Siu Ming 及其课程，但 Wong Ka Wai、Ng Mei Ling 等也会被列出，其 `CourseID` 为空值 (NULL)，因为它们在左侧表格（Students）中，但在 Enrollments 表格中没有匹配项。

自然连接 (Natural Join)

NATURAL JOIN（自然连接）是一种等值连接，数据库会根据具有相同名称的字段自动连接表格。它很方便，但如果表格有多个同名字段，可能会产生不可预知的结果。

（在我们的例子中，为了使用它，我们需要将两个表格中的字段都重命名为 `StudentID`）。

SELECT FirstName, CourseID FROM Students NATURAL JOIN Enrollments;

子查询（单层）

子查询是嵌套在另一个查询中的查询。内部查询的结果被外部查询使用。

查找分数高于班级平均分的学生姓名。

SELECT FirstName, LastName FROM Students WHERE Score > (SELECT AVG(Score) FROM Students);

逐步解释：
1. 内部查询 (SELECT AVG(Score) FROM Students) 首先执行，并计算平均分数（例如 82）。
2. 然后外部查询执行为：SELECT FirstName, LastName FROM Students WHERE Score > 82;

重点：组合资料

连接 (JOINs) 用于组合来自不同表格的字段。子查询 用于将一个查询的结果作为另一个查询的条件。

第四部分：视图和表格结构（选修内容）

建立视图 (VIEW)

视图 (VIEW) 是基于 SQL 语句结果集的一个虚拟表格。它就像一个已储存的查询，你可以像操作真实表格一样与它互动。视图对于以下方面很有用：

简化复杂的查询。
通过只显示某些字段或行来提供一层安全性。

建立一个只显示 5A 班学生的视图。

CREATE VIEW Class5A_Students AS SELECT StudentID, FirstName, LastName, Score FROM Students WHERE Class = '5A';

现在，你可以直接查询这个视图：

SELECT * FROM Class5A_Students;

使用 DDL 修改表格结构

有时候你需要更改表格建立后的结构（即“模式”）。我们使用 ALTER TABLE 来实现这一点。

ADD Column：向表格新增一个字段。
DROP COLUMN：移除一个字段。
MODIFY COLUMN 或 ALTER COLUMN：更改字段的资料类型。

向 Students 表格新增一个名为 'Email' 的新字段。

ALTER TABLE Students ADD Email VARCHAR(255);

（VARCHAR 是一种常用的可变长度文本资料类型）。

移除我们刚刚新增的 'Email' 字段。

ALTER TABLE Students DROP COLUMN Email;

你知道吗？

SQL 最初于 1970 年代初由 IBM 开发。它最初的名字是 SEQUEL（结构化英文查询语言）。尽管它已有将近 50 年的历史，但它仍然是全球科技职位中最受欢迎的技能之一！

最后总结

你已经学会了 SQL 的基础知识！从简单的 SELECT...FROM...WHERE 查询到复杂的资料操作和多表格连接 (JOINs)。实践是关键，所以试着为不同的情景编写你自己的查询吧。做得好！

* thinka提供的内容由AI生成，可能并非总是准确或最新。请将其用作辅助资源，并与官方材料进行核实。