SQL 入门到精通：从基础到高级的完整指南

嘿，数据爱好者们！今天我们将踏上一段 SQL 的奇幻旅程，从基础到高级功能，全面解锁 SQL 的强大之处。无论你是刚入门的新手，还是想提升技能的老手，这篇文章都将为你提供宝贵的知识。准备好你的数据背包，咱们出发吧！

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一、SQL 简介

SQL（结构化查询语言）是一种用于管理和操作关系数据库的语言。它是数据世界的基石，广泛应用于数据存储、查询和分析。通过 SQL，你可以执行创建、读取、更新和删除（CRUD）操作，管理数据库中的数据。

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二、SQL 基础知识

1. SQL 的基本结构

一个 SQL 查询的基本结构如下：

SELECT column1, column2, ...
FROM tablename
WHERE condition;

• SELECT: 指定要查询的列。
• FROM: 指定数据来源的表。
• WHERE: 过滤条件，筛选出符合条件的行。

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2. 数据类型

在 SQL 中，常见的数据类型包括：

• 整数类型：INT, BIGINT, SMALLINT, TINYINT
• 字符串类型：VARCHAR, CHAR, TEXT
• 日期时间类型：DATE, TIME, DATETIME
• 数值类型：DECIMAL, FLOAT, DOUBLE
• 布尔类型：BIT, BOOLEAN

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三、数据查询（DQL）

数据查询是 SQL 的核心功能之一。通过 SELECT 语句，你可以从数据库中检索数据。

1. 基本查询

SELECT *
FROM customers;

• * 表示选择所有列。
• FROM customers 指定数据来源的表。

2. 条件查询

SELECT customer_name, email
FROM customers
WHERE country='USA'
  AND age > 18;

• WHERE 子句用于过滤数据。
• AND、OR、NOT 用于组合条件。

3. 分组和聚合

SELECT product_category, AVG(price) AS average_price
FROM products
GROUP BY product_category
HAVING AVG(price) > 100;

• GROUP BY 将数据按指定列分组。
• HAVING 过滤分组后的结果。

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四、数据操作（DML）

1. 插入数据

INSERT INTO customers (customer_id, name, email)
VALUES ('C001', 'John Doe', 'john@example.com');

• INSERT INTO 指定要插入数据的表和列。
• VALUES 提供要插入的数据。

2. 更新数据

UPDATE customers
SET email = 'jane@example.com'
WHERE customer_id = 'C001';

• SET 指定要更新的列和新值。
• WHERE 确定要更新的行。

3. 删除数据

DELETE FROM customers
WHERE customer_id = 'C001';

• DELETE FROM 指定要删除数据的表。
• WHERE 过滤要删除的行。

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五、数据定义（DDL）

1. 创建表

CREATE TABLE orders (
    order_id INT PRIMARY KEY,
    customer_id INT,
    order_date DATE,
    total_amount DECIMAL(10, 2)
);

• CREATE TABLE 创建新表。
• PRIMARY KEY 定义主键，确保唯一性和非空性。

2. 修改表

ALTER TABLE orders
ADD COLUMN order_status VARCHAR(50);

• ALTER TABLE 修改表结构。
• ADD COLUMN 添加新列。

3. 删除表

DROP TABLE orders;

• DROP TABLE 删除整个表。

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六、数据控制（DCL）

1. 用户权限管理

GRANT SELECT, INSERT ON customers TO 'user1'@'%';
REVOKE DELETE ON customers FROM 'user1'@'%';

• GRANT 授予用户权限。
• REVOKE 撤销用户权限。

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七、表连接（JOIN）

1. 内连接（INNER JOIN）

SELECT orders.order_id, customers.customer_name
FROM orders
INNER JOIN customers
ON orders.customer_id = customers.customer_id;

• INNER JOIN 只返回两个表中有匹配记录的行。

2. 左连接（LEFT JOIN）

SELECT orders.order_id, customers.customer_name
FROM customers
LEFT JOIN orders
ON customers.customer_id = orders.customer_id;

• LEFT JOIN 返回左表的所有记录，右表无匹配时为 NULL。

3. 右连接（RIGHT JOIN）

SELECT orders.order_id, customers.customer_name
FROM customers
RIGHT JOIN orders
ON customers.customer_id = orders.customer_id;

• RIGHT JOIN 返回右表的所有记录，左表无匹配时为 NULL。

4. 全连接（FULL OUTER JOIN）

SELECT orders.order_id, customers.customer_name
FROM customers
FULL OUTER JOIN orders
ON customers.customer_id = orders.customer_id;

• FULL OUTER JOIN 返回两个表中所有记录，任一表无匹配时为 NULL。

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八、子查询和 CTE

1. 子查询

SELECT *
FROM customers
WHERE customer_id IN (
    SELECT customer_id
    FROM orders
    WHERE order_date > '2023-01-01'
);

• 子查询用于在主查询中获取满足条件的数据。

2. 公共表表达式（CTE）

WITH sales AS (
    SELECT customer_id, SUM(amount) AS total_sales
    FROM orders
    GROUP BY customer_id
)
SELECT *
FROM sales
WHERE total_sales > 1000;

• CTE 允许在查询中定义一个临时的结果集，可以被引用多次。

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九、窗口函数

窗口函数用于在分组数据中计算排名、累计值等。

1. ROW_NUMBER()

SELECT order_id, customer_id, order_date,
       ROW_NUMBER() OVER (ORDER BY order_date) AS row_num
FROM orders;

• 为每一行分配一个唯一的编号。

2. RANK()

SELECT product_id, sales,
       RANK() OVER (ORDER BY sales DESC) AS sales_rank
FROM products;

• 根据 sales 列降序排列，计算每行的排名。

3. DENSE_RANK()

SELECT product_id, sales,
       DENSE_RANK() OVER (ORDER BY sales DESC) AS dense_rank
FROM products;

• 与 RANK() 类似，但没有空隙。

4. NTILE()

SELECT product_id, sales,
       NTILE(4) OVER (ORDER BY sales DESC) AS quartile
FROM products;

• 将数据分成 4 个桶，显示每个产品的分位数。

5. LAG() 和 LEAD()

SELECT order_id, order_date,
       LAG(order_date, 1) OVER (ORDER BY order_date) AS prev_order_date,
       LEAD(order_date, 1) OVER (ORDER BY order_date) AS next_order_date
FROM orders;

• LAG() 获取前一行的值。
• LEAD() 获取后一行的值。

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十、正则表达式和过滤

1. LIKE

SELECT *
FROM customers
WHERE customer_name LIKE '%John%';

• % 匹配任意数量的字符。
• _ 匹配单个字符。

2. REGEXP

SELECT *
FROM customers
WHERE customer_name REGEXP '^J.*n$';

• ^ 匹配字符串开始。
• .* 匹配任意数量的字符。
• $ 匹配字符串结束。

3. 过滤条件

SELECT *
FROM customers
WHERE country = 'USA'
  AND age > 18
  AND email IS NOT NULL;

• IS NULL 检查值是否为 NULL。
• IN 检查值是否在列表中。

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十一、视图

视图是基于一个 SELECT 语句的虚拟表。

1. 创建视图

CREATE VIEW customer_orders AS
SELECT c.customer_name, o.order_id, o.order_date
FROM customers c
JOIN orders o ON c.customer_id = o.customer_id;

2. 查询视图

SELECT *
FROM customer_orders
WHERE order_date > '2023-01-01';

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十二、存储过程和函数

1. 存储过程

DELIMITER $$

CREATE PROCEDURE GetCustomerOrders(IN customer_id INT)
BEGIN
    SELECT *
    FROM orders
    WHERE customer_id = customer_id;
END$$

DELIMITER ;

CALL GetCustomerOrders(123);

• 存储过程封装了复杂的逻辑，提高代码重用性。

2. 用户定义函数

DELIMITER $$

CREATE FUNCTION CalculateDiscount(price DECIMAL(10, 2))
RETURNS DECIMAL(10, 2)
DETERMINISTIC
BEGIN
    DECLARE discount DECIMAL(10, 2);
    IF price >= 100 THEN
        discount = price * 0.1;
    ELSE
        discount = 0;
    END IF;
    RETURN discount;
END$$

DELIMITER ;

SELECT CalculateDiscount(120.00) AS discount_amount;

• 用户定义函数可以在 SQL 中封装复杂的计算逻辑。

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十三、事务管理

事务确保数据库操作的原子性、一致性、隔离性和持久性。

BEGIN TRANSACTION;

-- 执行一系列操作

COMMIT;

-- 或者在异常情况下
ROLLBACK;

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十四、索引和优化

索引可以提高查询性能。

1. 创建索引

CREATE INDEX idx_customer_name
ON customers (customer_name);

2. 删除索引

DROP INDEX idx_customer_name ON customers;

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十五、备份和恢复

1. 数据库备份

mysqldump -u username -p database_name > backup.sql

2. 数据库恢复

mysql -u username -p database_name < backup.sql

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十六、常见错误和解决方法

1. 语法错误：确保 SQL 语句的语法正确，注意大小写和符号。
2. 权限问题：检查用户是否有足够的权限执行操作。
3. 性能问题：优化查询，使用索引，避免过多的子查询。

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十七、总结

SQL 是一个强大的工具，掌握它可以帮助你高效地管理和分析数据。从基础的 CRUD 操作到高级的窗口函数和存储过程，SQL 为你提供了丰富的功能。通过不断的实践和学习，你可以逐步提升自己的 SQL技能，成为数据处理的高手。

祝你在 SQL 的学习和应用中一帆风顺，数据分析的世界等你来探索！