MySQL数据库（3）- 完整性约束、外键的变种、单表查询

一、完整性约束

在创建表时候，约束条件和数据类型的宽度都是可选参数。

作用：用于保证数据的完整性和一致性。

1、not null（不可空）与default

示例一：插入一个空值，如下：

　　mysql> create table tb1(id int);
　　mysql> desc tb1;
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type    | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11) | YES  |     | NULL    |       |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　1 row in set (0.01 sec)
　　mysql> insert into tb1 values();  # 不写值即插入空值
　　mysql> select * from tb1;
　　+------+
　　| id   |
　　+------+
　　| NULL |
　　+------+
　　1 row in set (0.00 sec)

示例二：设置not null，则插入值时不能为空，如下：

    mysql> create table tb2(id int not null);  # 设置id字段不为空
    mysql> desc tb2;
    +-------+---------+------+-----+---------+-------+
    | Field | Type    | Null | Key | Default | Extra |
    +-------+---------+------+-----+---------+-------+
    | id    | int(11) | NO   |     | NULL    |       |   # Null列变为NO
    +-------+---------+------+-----+---------+-------+
    1 row in set (0.01 sec)
    mysql> insert into tb2 values();  # 报错，不能插入空

示例三：设置某字段有默认值后，则无论该字段是否设置not null，都可以插入空，插入空时填入default指定的默认值，如下：

情况一：id字段可以为空，设置默认值

　　mysql> create table tb3(id int default 1);
　　mysql> desc tb3;
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type    | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11) | YES  |     | 1       |       |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　1 row in set (0.01 sec)
　　mysql> insert into tb3 values();
　　mysql> select * from tb3;
　　+------+
　　| id   |
　　+------+
　　|    1 |
　　+------+
　　1 row in set (0.00 sec)

情况二：id字段不能为空，设置默认值

　　mysql> create table tb4(id int not null default 2);
　　mysql> desc tb4;
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type    | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11) | NO   |     | 2       |       |
　　+-------+---------+------+-----+---------+-------+
　　1 row in set (0.01 sec)
　　mysql> insert into tb4 values ();
　　mysql> select * from tb4;
　　+----+
　　| id |
　　+----+
　　|  2 |
　　+----+
　　1 row in set (0.00 sec)

2、unique（唯一的）

示例一：单列唯一

方式一：unique关键字跟在类型后面

    mysql> create table department(
    　　-> id int unique,
    　　-> name char(10) unique
   　　 -> );
    mysql> insert into department values(1,’IT部’);
    mysql> insert into department values(1,’销售部’);   # 报错，不能插入
    mysql> insert into department values(2,’IT部’);    # 报错，不能插入

　　方式二：单独使用unique关键字定义

    mysql> create table department(
        -> id int,
        -> name char(10)，
        -> unique(id),
        -> unique(name)
        -> );
    mysql> insert into department values(1,’IT部’);
    mysql> insert into department values(1,’销售部’);   # 报错，不能插入
    mysql> insert into department values(2,’IT部’);    # 报错，不能插入 

示例二：联合唯一

　　mysql> create table services(
　　　　-> id int,
　　　　-> ip char(15),
　　　　-> port int,
　　　　-> unique(id),  # 单列唯一
　　　　-> unique(ip,port)   # 联合唯一
　　　　-> );
　　mysql> desc services;
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type     | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11)  | YES  | UNI | NULL    |       |
　　| ip    | char(15) | YES  | MUL | NULL    |       |
　　| port  | int(11)  | YES  |     | NULL    |       |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　3 rows in set (0.00 sec)
　　# 联合唯一：只要有一个字段的数据不一样，就可以插入，如下
　　mysql> insert into services values
　　　　-> (1,'192,168,11,23',80),
　　　　-> (2,'192,168,11,23',81),
　　　　-> (3,'192,168,11,25',80);
　　mysql> select * from services;
　　+------+---------------+------+
　　| id   |  ip           | port |
　　+------+---------------+------+
　　|    1 | 192,168,11,23 |   80 |
　　|    2 | 192,168,11,23 |   81 |
　　|    3 | 192,168,11,25 |   80 |
　　+------+---------------+------+

3、primary key（主键）

一个表中可以单列做主键，也可以多列做主键（复合主键）。

对于innodb存储引擎来说，一张表只能有一个主键。

主键的作用等价于not null unique，即字段的值不为空且唯一。

示例：not null + unique的化学反应，相当于设置primary key

　　mysql> create table tb5(
　　　　-> id int primary key,
　　　　-> name char(16)
　　　　-> );
　　mysql> desc tb5;
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type     | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11)  | NO   | PRI | NULL    |       |
　　| name  | char(16) | YES  |     | NULL    |       |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　2 rows in set (0.00 sec)

　　mysql> create table tb6(
    　　-> id int not null unique,
    　　-> name char(16)
    　　-> );
　　mysql> desc tb6;
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| Field | Type     | Null | Key | Default | Extra |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　| id    | int(11)  | NO   | PRI | NULL    |       |
　　| name  | char(16) | YES  |     | NULL    |       |
　　+-------+----------+------+-----+---------+-------+
　　2 rows in set (0.00 sec)

4、auto_increment（自动增长）

作用：约束的字段为自动增长，约束的字段必须同时被primary key约束。

示例一：不指定id，则id自动增长

　　mysql> create table student(
　　　　-> id int primary key auto_increment,
　　　　-> name varchar(20),
　　　　-> gender enum(‘male’,’female’) default ‘male’
　　　　-> );
　　mysql> insert into student(name) values (‘老白’),(‘小白’);
　　mysql> select * from student;
　　+----+--------+--------+
　　| id | name   | gender |
　　+----+--------+--------+
　　|  1 | 老白    |  male  |
　　|  2 | 小白    |  male  |
　　+----+--------+--------+
　　2 rows in set (0.00 sec)

示例二：自己指定id

　　mysql> insert into student values(4,'asb','female');
　　mysql> insert into student values(7,'wsb','female');
　　mysql> select * from student;
　　+----+--------+----------+
　　| id | name   |  gender  |
　　+----+--------+----------+
　　|  1 | 老白    |  male    |
　　|  2 | 小白    |  male    |
　　|  4 | asb    |  female  |
　　|  7 | wsb    |  female  |
　　+----+--------+----------+
　　4 rows in set (0.00 sec)

　　# 再次插入一条不指定id的记录，会在之前的最后一条记录继续增长
　　mysql> insert into student(name) values ('大白');
　　mysql> select * from student;
　　+----+--------+----------+
　　| id | name   | gender   |
　　+----+--------+----------+
　　|  1 | 老白    |  male    |
　　|  2 | 小白    |  male    |
　　|  4 | asb    |  female  |
　　|  7 | wsb    |  female  |
　　|  8 | 大白    |  male   |
　　+----+--------+----------+
　　5 rows in set (0.00 sec)

示例三：对于自增的字段，在用delete删除后，再插入值，则该字段仍按照删除前的位置继续增长

　　mysql> delete from student;                          # 删除student表中所有记录
　　mysql> select * from student;
　　Empty set (0.00 sec)
　　mysql> insert into student(name) values('ysb');
　　mysql> select * from student;
　　+----+------+--------+
　　| id | name | gender |
　　+----+------+--------+
　　|  9 | ysb  |   male |
　　+----+------+--------+
　　1 row in set (0.00 sec)

　　# truncate清空表
　　mysql> truncate student;
　　Query OK, 0 rows affected (0.03 sec)
　　mysql>  insert into student(name) values('xiaobai');
　　Query OK, 1 row affected (0.00 sec)
　　mysql> select * from student;
　　+----+---------+--------+
　　| id | name    | gender |
　　+----+---------+--------+
　　|  1 | xiaobai |  male  |    # truncate清空表后，再插入值则id从1开始
　　+----+---------+--------+
　　1 row in set (0.00 sec)

注意：delete和truncate的区别

    delete from t1;  # 如果有自增id，删除后新增数据时，仍然是以删除前的最后一项作为起始；
    truncate table t1;  # 数据量大时用，删除速度比上一条快，且再次插入时直接从零开始；

了解：auto_increment_increment（步长，默认1）和auto_increment_offset（偏移量，默认1）

    # 查看当前生效的以auto_inc开头的设置
    mysql> show variables like 'auto_inc%';
    # 会话设置，只在本次连接中有效
    set session auto_increment_increment=5;  # 设置步长为5
    # 全局设置，一直有效，设置后需要重启才能生效
    set global auto_increment_increment=5;  # 步长为5
    set global  auto_increment_offset=3;  # 偏移量（起始值）为3 

　　PS：如果auto_increment_offset的值大于auto_increment_increment的值，则auto_increment_offset的值会被忽略。

5、foreign key

　　快速理解foreign key

　　之前创建表的时候都是在一张表中添加记录，比如下表：

id	name	age	department	dep_describe
1	wusir	18	IT	IT技术有限部门
2	xiaoma	19	IT	IT技术有限部门
3	egon	20	销售部	销售不出去部门
4	yuanhao	30	财务部	花钱太多部门
5	alex	38	销售部	销售不出去部门

　　假如公司有上表中这三个部门，但是有1个亿的员工，那意味着部门这个字段需要重复存储，部门描述越长，越浪费空间。

　　解决方法：

　　　　我们完全可以定义一个部门表，然后让员工信息表关联该部门表，如何关联？用foreign key。

　　上表结构改为：

id	name	age	dep_id
1	wusir	18	1
2	xiaoma	19	1
3	egon	20	2
4	yuanhao	30	3
5	alex	38	2

id	dep_name	dep_describe
1	IT	IT技术有限部门
2	销售部	销售不出去部门
3	财务部	花钱太多部门

　　上面两张表中，左边是员工表（emp表），即关联表，也叫从表；右边是部门表（dep表），即被关联表，也叫主表。

　　代码示例：

　　# 创建表时，先创建被关联表，再创建关联表
　　create table dep(
　　　　id int primary key,
　　　　dep_name varchar(20) not null,
　　　　dep_describe varchar(20) not null
　　);

　　create table emp(
　　　　id int primary key,
　　　　name varchar(20) not null,
　　　　age int not null,
　　　　dep_id int,
　　　　constraint fk_dep foreign key(dep_id) references dep(id)
　　);
　　# 查看emp表的表结构有什么特点
　　mysql> desc emp;
　　+--------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| Field  | Type    | Null | Key | Default | Extra |
　　+--------+---------+------+-----+---------+-------+
　　| id     | int(11) | NO   | PRI | NULL    |       |
　　| age    | int(11) | NO   |     | NULL    |       |
　　| dep_id | int(11) | YES  | MUL | NULL    |       |    # KEY列为MUL
　　+--------+---------+------+-----+---------+-------+
　　3 rows in set (0.00 sec)
　　# 插入记录时，先往被关联表（主表）中插入记录，再往关联表（从表）中插入记录
　　insert into dep values
　　(1,’IT’,’IT技术有限部门’),
　　(2,’销售部’,’销售不出去部门’),
　　(3,’财务部’,’花钱太多部门’);

　　insert into emp values
　　(1,’wusir’,18,1),
　　(2,’xiaoma’,19,1),
　　(3,’egon’,20,2),
　　(4,’yuanhao’,30,3),
　　(5,’alex’,38,2);

　　注意：按以上步骤创建表的话，删除dep表中的部门时，必须把emp表中该部门对应的员工记录删除后才能删除部门，否则报错。

　　上面的删除表记录的操作比较繁琐，按道理讲，裁掉一个部门，该部门的员工也应该被裁掉，其实，在建表的时候加入同步删除，同步更新的操作，就可以实现这样的效果，如下代码：

　　创建emp表的操作：

　　create table emp(
　　　　id int primary key,
　　　　name varchar(20) not null,
　　　　age int not null,
　　　　dep_id int,
　　　　constraint fk_dep foreign key(dep_id) references dep(id)
　　　　on delete cascade  # 同步删除
　　　　on update cascade  # 同步更新
　　);

　　接下来的操作就符合我们生活中的情况了，即删除（更改）部门时，该部门的员工也跟着删除（更改）。

二、外键的变种 – 表的三种关系

因为有foreign key的约束，使得两张表形成了三种关系：多对一（或一对多）、多对多、一对一。

1、重点理解如何找出两张表之间的关系

步骤1：先站在左表的角度，分析是否左表的多条记录可以对应右表的一条记录，如果是，则证明左表的一个字段foreign key右表的一个字段（通常是id）；

步骤2：再站在右表的角度，分析是否右表的多条记录可以对应左表的一条记录，如果是，则证明右表的一个字段foreign key左表的一个字段（通常是id）；

结论：

1）多对一（或者一对多）

如果只有步骤1成立，则是左表多对一右表；

如果只有步骤2成立，则是左表一对多右表；

2）多对多

如果步骤1和2同时成立，则证明这两张表是多对多，这时需要定义一个表来专门存放二者的关系；

3）一对一

如果步骤1和2都不成立，而是左表的一条记录唯一对应右表的一条记录，反之亦然，这种情况很简单，就是在左表foreign key右表的基础上，将左表的外键字段设置成unique即可；

2、多对一（或一对多）关系

关联方式：foreign key

书和出版社：一个出版社可以出版多本书，一本书只能由一个出版社出版，如图：

id	name	press_id		id	name
1	九阳神功	1		1	北京工业地雷出版社
2	九阴真经	2		2	人民音乐不好听出版社
3	九阴白骨爪	2		3	中国人民真伟大出版社
4	孤独九剑	3
5	降龙十八掌	2
6	葵花宝典	3

3、多对多关系

关联方式：foreign key + 一张新的表

作者和书籍：一个作者可以写多本书，一本书也可以有多个作者，即多对多的关系，如图：

id	name		id	name
1	egon		1	python全栈开发
2	alex		2	linux高级运维
3	wusir		3	爬虫技术
4	yuanhao		4	web前端

id	author_id	book_id
1	1	1
2	1	2
3	1	3
4	2	1
5	3	4
6	4	4

4、一对一关系

关联方式：foreign key + unique

用户和博客：一个用户只能注册一个博客，即一对一的关系，如图：

id	name		id	url	user_id
1	alex		1	http://www.cnblog/alex	1
2	wusir		2	http://www.cnblog/wusir	2
3	egon		3	http://www.cnblog/egon	3
4	xiaoma		4	http://www.cnblog/xiaoma	4

三、单表查询

单表查询的语法：

　　SELECT 字段1，字段2… FROM 表名
   　　 WHERE 条件
    　　GROUP BY field
    　　HAVING 筛选
    　　ORDER BY field
    　　LIMIT 限制条数

关键字的执行优先级（重点）：

　　from（找到表）
　　where（拿着where指定的约束条件，去文件/表中取出一条条记录）
　　group by（将取出的一条条记录进行分组，如果没有group by，则整体作为一组）
　　having（将分组的结果进行having过滤）
　　select（执行select）
　　distinct（去重）
　　order by（将结果按条件排序）
　　limit（限制结果的显示条数）

先创建一个公司员工表，本文都是对此表的查询，代码如下：

# 创建employee表
create table employee(
    id int primary key auto_increment,  # 员工id
    name  varchar(20) not null,  # 姓名
    gender enum('male','female') not null default 'male', # 性别，大部分是男的
    age int(3) unsigned not null default 28,       # 年龄
    hire_date date not null,        # 入职日期
    post varchar(50),            # 岗位
    post_comment varchar(100),               # 岗位描述
    salary  double(15,2),            # 工资
    office int,   # 办公室，一个部门一个办公室
    depart_id int   # 部门编号
);
# 插入记录，有四个部门：公关部，教学部，销售部，运营部
insert into employee(name,gender,age,hire_date,post,salary,office,depart_id) values
('egon','male',18,'','公关部',7300.33,400,0), # 公关部

('alex','male',78,'','teacher',1000000.31,401,1),  #以下是教学部
('wupeiqi','male',81,'','teacher',8300,401,1),
('yuanhao','male',73,'','teacher',3500,401,1),
('liwenzhou','male',28,'','teacher',2100,401,1),
('jingliyang','female',18,'','teacher',9000,401,1),
('jinxin','male',18,'','teacher',30000,401,1),
('xiaomage','male',48,'','teacher',10000,401,1),

('歪歪','female',48,'','sale',3000.13,402,2),    # 以下是销售部
('丫丫','female',38,'','sale',2000.35,402,2),
('丁丁','female',18,'','sale',1000.37,402,2),
('星星','female',18,'','sale',3000.29,402,2),
('格格','female',28,'','sale',4000.33,402,2),

('张野','male',28,'','operation',10000.13,403,3), # 以下是运营部
('程咬金','male',18,'','operation',20000,403,3),
('程咬银','female',18,'','operation',19000,403,3),
('程咬铜','male',18,'','operation',18000,403,3),
('程咬铁','female',18,'','operation',17000,403,3);

代码

1、WHERE约束

where子句中可以使用：

1）比较运算符：>、<、>=、<=、<>、!=；

2）between 80 and 100：值在80到100之间；

3）in(10,20,30)：值是10或20或30；

4）like '字符pattern'：pattern可以是%或者_（%表示任意多个字符，_表示一个字符）；

5）逻辑运算符（and or not）：有多个条件时可以直接使用逻辑运算符；

示例一：单条件查询

    mysql> select id,name from employee where id > 5;

示例二：多条件查询

    mysql> select name from employee where post='teacher' and salary > 10000;

示例三：关键字BETWEEN AND

    mysql> select name,salary from employee
    　　where salary between 10000 and 20000;  # 工资在10000到20000之间的员工
    mysql> select name,salary from employee
    　　where salary not between 10000 and 20000;  # 工资不在10000到20000之间

示例四：注意''是空字符，不是null

    mysql> select name,post_comment from employee where post_comment='';
    # 执行完这条语句再用上条查看，就会有结果了
    mysql> update employee set post_comment='' where id = 2;

　　示例五：逻辑运算符or和关键字IN/NOT IN集合查询

    mysql> select name,salary from employee
    　　where salary=3000 or salary=3500 or salary=4000 or salary=9000;
    mysql> select name,salary from employee
    　　where salary in(3000,3500,4000,9000);
    mysql> select name,salary from employee
    　　where salary not in(3000,3500,4000,9000);

示例六：like模糊查询

    mysql> select * from employee where name like 'jin%';
    mysql> select age from employee where name like 'ale_';

2、GROUP BY分组查询

1）首先明确一点：分组发生在where之后，即分组是基于where之后得到的记录而进行的；

2）分组指的是：将所有记录按照某个相同字段进行归类，比如对员工职位分组，或按照性别分组等；

3）为什么要分组？因为往往有如下需求：

取每个部门的最高工资；

取每个部门的员工数；

取男人数和女人数；

PS：小窍门：'每'这个字后面的字段，就是我们分组的依据。

4）大前提：可以按照任意字段分组，但是分组完毕后，比如group by post，只能查看post字段，如果想查看组内信息，需要借助于聚合函数；

    # 若想要分组，必须设置全局sql_mode模式为ONLY_FULL_GROUP_BY，且设置完一定要重新登录
    mysql> set global sql_mode='ONLY_FULL_GROUP_BY';
    mysql> select @@global.sql_mode;  # 查看全局sql_mode模式

　　示例一：验证通过group by分组之后，只能查看分组字段

    mysql>  select * from employee group by post;  # 报错
    mysql> select post from employee group by post;  # 正确

示例二：分组后如果想查看组内信息，需要借助聚合函数（聚合函数聚合的是组的内容，若没有分组，则默认是一组），聚合函数有以下几种：

　　max()求最大值

　　   min()求最小值

　　  avg()求平均值

　　  sum()求和

　　count()求总个数

    # 查看每个部门有多少个员工
    mysql> select post,count(id) from employee group by post;
    # 查看每个部门的最高工资
    mysql> select post,max(salary) from employee group by post;
    # 查看每个部门的最低工资
    mysql> select post,min(salary) from employee group by post;
    # 查看每个部门的平均工资
    mysql> select post,avg(salary) from employee group by post;
    # 查看每个部门的所有工资
    mysql> select post,sum(salary) from employee group by post;

3、HAVING过滤

HAVING与WHERE的区别在于：

1）执行优先级从高到低是：where > group by > having；

2）where发生在分组group by之前，因而where中可以有任意字段，但绝不能有聚合函数；

3）having发生在分组group by之后，因而having中可以使用分组的字段，无法直接取到其他字段，且可以使用聚合函数；

示例一：没有group by分组时，where和having效果一样

    mysql> select * from employee where salary > 1000000;
    mysql> select * from employee having salary > 1000000;

示例二：group_concat()函数（必须使用group by，才能使用此函数）

    mysql> select post,group_concat(name) from employee group by post; 

4、ORDER BY查询排序

按单列排序：

SELECT * from employee ORDER BY age;                 # 默认升序

　　SELECT * from employee ORDER BY age ASC;        # 按年纪升序

　　SELECT * from employee ORDER BY age DESC;      # 按年纪降序

按多列排序（比如，先按照age升序排序，如果年纪相同，则按照id降序）：

SELECT * from employee ORDER BY age ASC,id DESC;

示例一：验证多列排序

    mysql> select * from employee order by age asc,id desc;

5、LIMIT限制查询的记录数

示例一：默认初始位置为0

    mysql> SELECT * from employee ORDER BY salary DESC LIMIT 3;              # 相当于LIMIT 0,3

示例二：起始位置为0，步长为5，即先查询出第1条，然后包含这一条在内往后查5条

    mysql> SELECT * from employee ORDER BY salary DESC LIMIT 0,5;

示例三：起始位置为5，步长为5，即先查询出第6条，然后包含这一条在内往后查5条

    mysql> SELECT * from employee ORDER BY salary DESC LIMIT 5,5;