章節筆記：掌握 SQL（結構化查詢語言）

各位同學好！歡迎來到資料庫的世界。試想想你身邊所有的資料：朋友的聯絡資料、學校的學生紀錄、網上購物網站上的商品等等。所有這些資訊是如何儲存、管理和檢索的？答案往往是一個資料庫，而我們用來與它「溝通」的語言就是 SQL。

在這些筆記中，我們將學習如何使用 SQL 來提出問題、更改資訊，甚至建立資料庫的一部分。這就像學習一種秘密語言，它為你每天使用的許多應用程式和網站提供支援。剛開始時可能覺得有點難，但別擔心，我們會透過大量例子一步步地將它拆解！


什麼是 SQL？一個簡單的比喻

想像一下你學校的圖書館有一個超級有條理的數碼目錄。SQL 就是你用來要求圖書館管理員（資料庫管理系統，或稱 DBMS）在該目錄（資料庫）中尋找、新增或更新書籍資訊的特殊語言。

  • 查詢資料：「顯示所有 J.K. Rowling 撰寫的書籍。」
  • 新增資料：「將這本新書《資訊及通訊科技歷險記》新增到系統中。」
  • 更新資料：「將《哈利波特》的狀態從『可借閱』更改為『已借出』。」

SQL 有幾種主要的指令類型。我們可以把它們想像成不同類型的請求：

  • 資料查詢語言 (DQL)：用於提出問題和獲取資料。（最常用！）
  • 資料操作語言 (DML)：用於更改資料（新增、更新、刪除記錄）。
  • 資料定義語言 (DDL)：用於建立和管理資料庫結構本身（建立或更改表格）。


第一部分：使用 SELECT 查詢資料 (DQL)

這是 SQL 中最重要且最常用的部分，它全部關於檢索資訊。其基本結構簡單易記。

我們將使用一個名為 Students 的範例表格作為例子：

Students 表格
StudentIDFirstNameLastNameClassScore
101ChanTai Man5A88
102LeeSiu Ming5B95
103WongKa Wai5A72
104NgMei Ling5C88
105CheungPui Sze5B65

基本 SELECT 語句

兩個必要的部分是 SELECT（你想要哪些欄位）和 FROM（從哪個表格中查找）。

獲取指定欄位：

查找所有學生的名字和姓氏。

SELECT FirstName, LastName FROM Students;

獲取所有欄位（使用萬用字元 *）：

查找所有學生的所有資訊。

SELECT * FROM Students;

記憶提示：將 * 想像成一個萬用字元，意思是「所有」。

使用 DISTINCT 消除重複值：

如果你想查看不重複的唯一值，可以使用 DISTINCT 關鍵字。

列出學生表格中出現的所有不重複班級。

SELECT DISTINCT Class FROM Students;

使用 WHERE 過濾結果

如果你不想獲取所有記錄怎麼辦？WHERE 子句允許你設定條件來過濾結果。

查找 5A 班學生的名字。

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

重要提示：文字值（如 '5A'）通常放在單引號 ' ' 內。

WHERE 子句的運算子

你可以使用不同的運算子來建立強大的篩選條件：

  • 比較運算子：
    • = (等於)
    • <> (不等於)
    • > (大於)
    • < (小於)
    • >= (大於或等於)
    • <= (小於或等於)
  • 邏輯運算子：
    • AND：兩個條件都必須為真。（例如：WHERE Class = '5A' AND Score > 80）
    • OR：至少一個條件必須為真。（例如：WHERE Score < 70 OR Score > 90）
    • NOT：反轉條件的結果。（例如：WHERE NOT Class = '5A'）
  • 特殊運算子：
    • BETWEEN：檢查值是否在指定範圍內（包含兩端）。
      例子：WHERE Score BETWEEN 70 AND 90;（這等同於 Score >= 70 AND Score <= 90）
    • IN：檢查值是否與列表中任何值匹配。
      例子：WHERE Class IN ('5A', '5C');（這是 Class = '5A' OR Class = '5C' 的簡寫）
    • LIKE：用於文字的模式匹配。它使用萬用字元：
      • %：代表零個、一個或多個字元。
      • _：代表一個單一字元。
      例子 1：查找姓氏以 'W' 開頭的學生。
      WHERE LastName LIKE 'W%';
      例子 2：查找名字是 'Siu' 後面剛好跟著四個字元的學生。
      WHERE FirstName LIKE 'Siu ____';
    • IS NULL / IS NOT NULL：檢查缺失或未定義的資料（切勿使用 = NULL）。
      例子：WHERE Score IS NOT NULL;

使用 ORDER BY 排序結果

ORDER BY 子句會對你的結果進行排序。預設情況下，它按升序排序（A-Z，1-100）。

  • ASC：升序（預設值）。
  • DESC：降序。

列出所有學生，按分數從高到低排序。

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

快速回顧：DQL 黃金結構

對於標準查詢，子句必須遵循以下嚴格順序：

SELECT [DISTINCT] [欄位]
FROM [表格]
WHERE [條件]
ORDER BY [排序欄位];



第二部分：匯總及操作資料（選修內容）

現在我們將進入資料庫選修部分涵蓋的更進階主題。這正是 SQL 變得真正強大的地方！

聚合函數：全盤概覽

這些函數對一組行執行計算，並返回一個單一的匯總值。

  • COUNT()：計算行數。
  • SUM()：計算欄位中所有值的總和。
  • AVG()：計算欄位中值的平均值。
  • MAX()：查找欄位中的最高值。
  • MIN()：查找欄位中的最低值。

總共有多少學生？

SELECT COUNT(*) FROM Students;

5A 班學生的平均分數是多少？

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

使用 GROUP BY 和 HAVING 分組資料

當你想獲取子群組而非整個表格的聚合統計資料時（例如每班的平均分數），請使用 GROUP BY。

計算每班的平均分數：

SELECT Class, AVG(Score) FROM Students GROUP BY Class;

要根據聚合值過濾群組，請使用 HAVING 子句（WHERE 在分組前過濾個別記錄，而 HAVING 在分組後過濾匯總群組）：

查找平均分數大於 80 的班級：

SELECT Class, AVG(Score) FROM Students GROUP BY Class HAVING AVG(Score) > 80;

字串函數：處理文字

SQL 有用於處理文字資料的函數：

  • LENGTH() 或 LEN()：獲取字串的字元數。
  • UCASE() 或 UPPER()：將文字轉換為大寫。
  • LCASE() 或 LOWER()：將文字轉換為小寫。

顯示所有學生姓氏的大寫形式。

SELECT UPPER(LastName) FROM Students;

使用 DML 更改資料

這些指令修改表格內部的資料。

注意！ DML 的一個錯誤可能會永久性地更改或刪除你的資料。使用 WHERE 子句時務必小心！

INSERT INTO：新增資料

向表格新增一行（記錄）。

向表格新增一個學生。

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

UPDATE：修改現有資料

更改現有行中的資料。

常見錯誤：忘記 `WHERE` 子句將更新表格中的所有行！

Chan Tai Man（學生編號 101）重考了一次，現在他的分數是 91。

UPDATE Students SET Score = 91 WHERE StudentID = 101;

DELETE：刪除資料

從表格中刪除行。

常見錯誤：忘記 `WHERE` 子句將刪除表格中的所有行！

學生 Cheung Pui Sze（學生編號 105）已離校。

DELETE FROM Students WHERE StudentID = 105;

重點：DML 的安全使用

WHERE 子句是 UPDATE 和 DELETE 的安全網。它告訴資料庫確切要更改或刪除哪條記錄。在執行指令前務必仔細檢查！



第三部分：使用連接及子查詢進行進階查詢（選修內容）

真實世界的資料庫為了提高效率，會將資料分散儲存於多個表格中。我們如何將它們組合起來呢？使用連接 (JOINs)！

讓我們新增另一個表格：Courses。

Courses 表格
CourseIDCourseNameTeacher
ICT資訊科技李先生
ENG英國語文戴維斯女士
MATH數學陳太太

前提知識：主鍵與外來鍵

為了連接表格，我們需要特殊的鍵。

  • 主鍵 (PK) 是表格中唯一識別每條記錄的欄位（例如 Students 表格中的 `StudentID`）。
  • 外來鍵 (FK) 是來自一個表格的主鍵，你將其放入另一個表格中以建立連接。

連接表格

連接 (JOIN) 根據表格之間相關的欄位將兩個或多個表格中的行組合起來。

等值連接（或稱內部連接 INNER JOIN）

這是最常見的連接類型。它只返回在兩個表格中都有匹配值的記錄。

讓我們想像我們有第三個表格 Enrollments，它連接 Students 和 Courses。

Enrollments 表格
StudentIDCourseID
101ICT
101ENG
102ICT
103MATH

顯示每個學生的名字以及他們報讀的課程名稱。

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

解釋：
1. 我們使用別名（S 代表 Students，E 代表 Enrollments，C 代表 Courses）來縮短程式碼。
2. ON 關鍵字指定連接條件：`ON table1.column = table2.column`。

外部連接（左連接 LEFT JOIN 和右連接 RIGHT JOIN）

如果你想查看一個表格中的所有記錄，即使它們在另一個表格中沒有匹配項，該怎麼辦？

  • LEFT JOIN（左連接）：返回左側表格（首先提到的表格）中的所有記錄，以及右側表格中匹配的記錄。如果沒有匹配項，右側結果為空值 (NULL)。
  • RIGHT JOIN（右連接）：返回右側表格中的所有記錄。它與左連接相反。

列出所有學生及其所修讀的課程。即使沒有修讀任何課程的學生也應列出。

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

這將顯示 Chan Tai Man（ICT 和 ENG）、Lee Siu Ming（ICT）和 Wong Ka Wai（MATH）及其課程，但 Ng Mei Ling 和 Cheung Pui Sze 也會被列出，其 `CourseID` 為空值 (NULL)，因為他們在左側表格（Students）中，但在 Enrollments 表格中沒有匹配項。

子查詢（單層）

子查詢是嵌套在另一個查詢中的查詢。內部查詢的結果被外部查詢使用。

查找分數高於班級平均分的學生姓名。

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

逐步解釋：
1. 內部查詢 (SELECT AVG(Score) FROM Students) 首先執行，並計算平均分數（例如 81.6）。
2. 然後外部查詢執行為：SELECT FirstName, LastName FROM Students WHERE Score > 81.6;

重點：組合資料

連接 (JOINs) 用於組合來自不同表格的欄位。子查詢 用於將一個查詢的結果作為另一個查詢的條件。



第四部分：檢視表和表格結構（選修內容）

使用 DDL 建立表格與完整性約束條件

要定義新表格並強制執行業務規則，我們可以使用 CREATE TABLE 語句以及欄位約束條件：

  • PRIMARY KEY：唯一識別每條記錄，防止出現重複值和 NULL 值。
  • FOREIGN KEY ... REFERENCES：強制執行與另一個表格的參照完整性。
  • NOT NULL：確保欄位不能包含 NULL 值。
  • UNIQUE：確保欄位中的所有值都是唯一的。
  • CHECK：對數值強制執行特定條件（例如：CHECK (Score >= 0 AND Score <= 100)）。
  • DEFAULT：在沒有提供數值時指定預設值。

例子：定義帶有約束條件的 Students 表格。

CREATE TABLE Students (
  StudentID INT PRIMARY KEY,
  FirstName VARCHAR(50) NOT NULL,
  LastName VARCHAR(50) NOT NULL,
  Class VARCHAR(5),
  Score INT CHECK (Score >= 0 AND Score <= 100)
);

建立檢視表 (VIEW)

檢視表 (VIEW) 是基於 SQL 語句結果集的一個虛擬表格。它就像一個已儲存的查詢，你可以像操作真實表格一樣與它互動。檢視表對於以下方面很有用：

  • 簡化複雜的查詢。
  • 透過只顯示某些欄位或行來提供一層安全性。

建立一個只顯示 5A 班學生的檢視表。

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

現在，你可以直接查詢這個檢視表：

SELECT * FROM Class5A_Students;

使用 DDL 修改表格結構

有時候你需要更改表格建立後的結構（即「模式」）。我們使用 ALTER TABLE 來實現這一點。

  • ADD Column：向表格新增一個欄位。
  • DROP COLUMN：移除一個欄位。
  • MODIFY COLUMN 或 ALTER COLUMN：更改欄位的資料類型。

向 Students 表格新增一個名為 'Email' 的新欄位。

ALTER TABLE Students ADD Email VARCHAR(255);

移除我們剛剛新增的 'Email' 欄位。

ALTER TABLE Students DROP COLUMN Email;

你知道嗎？

SQL 最初於 1970 年代初由 IBM 開發。它最初的名字是 SEQUEL（結構化英文查詢語言）。儘管它已有數十年的歷史，但它仍然是全球關聯式資料庫的標準語言！


最後總結

你已經學會了 SQL 的基礎知識！從使用 SELECT...FROM...WHERE 的簡單查詢，到使用 GROUP BY / HAVING 進行聚合分組，再到使用 CREATE TABLE 建立表格以及多表格連接 (JOINs)。實踐是關鍵，所以試著為不同的情景編寫你自己的查詢吧。做得好！