软件测试学习笔记丨多表查询及子查询

本文转自测试人社区，原文链接：https://ceshiren.com/t/topic/31940

一、多表简介

定义：结合两个或多个表来执行SQL数据库操作，这通常涉及到一个或多个表的关联，基于某些共享的列（通常是键）之间的关系。
特点：
- 简化数据；
- 提高复用性；
- 方便权限控制；
- 提高系统的稳定性和负载能力。

二、多表关系

一对多：
- 定义：主表的一条记录可以对应从表的多条记录；
- 例子：部门表，员工表；
- 建表原则：在一对多关系中，多的表定位从表，设置外键指向主表。
多对多：
- 定义：主表的多条记录可以对应从表的多条记录；
- 例子：商品信息表，客户表，订单表；
- 建表原则：需要创建第三张表作为中间表，中间表需要包含两张表的主键。
一对一：
- 定义：从表的一条记录对应主表的一条记录；
- 例子：员工信息表与身份证表、联系方式；
- 建表原则：这种对应关系的数据，通常放在单表里。

2.1 多表及应用场景介绍

多表就是在数据库设计中，使用多张表格来实现数据存储的要求；
在实际的项目开发中，数据量大而且复杂，需要分库分表；
分表：按照一定的规则，对原有的数据库和表进行拆分；
表与表之间可以通过外键建立连接。

2.2 多表设计案例

创建一张员工信息表，包含字段：
- eid 员工ID (自增主键)
- ename 员工姓名
- age 年龄
- gender 性别
- dept_name 所在部门
- dept_id 部门ID
- dept_manager 部门主管
- dept_location 所在地点

2.2.1 以表单形式完成建表

CREATE TABLE emp(  
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,  
ename VARCHAR(20),  
age INT ,  
gender VARCHAR(10),  
dept_name VARCHAR(20),  
dept_id INT,  
dept_manager VARCHAR(20),  
dept_location VARCHAR(20)  
);

2.2.2 插入数据

INSERT INTO emp VALUES (1,'张三', 20, '男','研发部',1,'张无忌','北京');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location)
VALUES ('李四', 25, '男','研发部',1,'张无忌','北京');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location) 
VALUES ('宋江', 40, '男','研发部',1,'张无忌','北京');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location) 
VALUES ('林冲', 25, '男','研发部',1,'张无忌','北京');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location) 
VALUES ('林徽因', 25, '女','研发部',1,'张无忌','北京');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location) 
VALUES ('周芷若', 25, '女','运营部',2,'赵敏','深圳');
INSERT INTO emp(ename, age,gender,dept_name,dept_id,dept_manager, dept_location) 
VALUES ('任盈盈', 25, '女','运营部',2,'赵敏','深圳');

2.2.3 多表设计模式

将数据拆分为员工信息表 employee 和部门信息表 dept；
两个表之间通过部门id：dept_id字段连接。

# 创建员工信息表
CREATE TABLE emp_part(  
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,  
ename VARCHAR(20),  
age INT ,  
gender VARCHAR(10),
dept_id INT
);

# 创建部门表
CREATE TABLE dept(  
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,  
dept_name VARCHAR(20),  
dept_manager VARCHAR(20),  
dept_location VARCHAR(20)  
);

2.2.4 插入数据

# 向部门表插入数据
INSERT INTO dept(dept_name,dept_manager,dept_location) VALUES('研发部','张无忌','北京');
INSERT INTO dept(dept_name,dept_manager,dept_location) VALUES('运营部','赵敏','深圳');

# 向员工信息表插入数据
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('李四', 25, '男',1);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('宋江', 40, '男',1);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('张三', 20, '男',1);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('林冲', 25, '男',1);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('林徽因', 25,'女',1);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('周芷若', 25,'女',2);
INSERT INTO emp_part(ename,age,gender,dept_id) VALUES ('任盈盈', 25, '女',2);

三、SQL约束-外键约束

3.1 简介

外键约束（FOREIGN KEY，缩写FK）是用来实现数据库表的参照完整性的。
它是指表中某个字段的值，依赖于另一张表中某个字段的值，而被依赖的字段必须且有主键约束或唯一约束。
被依赖的表，通常称之为父表或主表，设置外键约束的表称之为子表或从表。

3.2 相关概念

主键：可以唯一标识一条记录的列；
外键：从表中与主表的主键对应的字段；
主表：外键所指向的表，约束其他表的表；
从表：外键所在的表，被约束的表；
价值：建立主表与从表的关联关系，为两个表的数据建立连接，约束两个表中数据的一致性和完整性。

3.3 建立外键约束

创建表时添加外键约束：CONSTRAINT [外键约束的名称] FOREIGN KEY (外键字段) REFERENCES [主表名称] (主表字段)
添加外键约束：ALTER TABLE [表名] ADD CONSTRAINT [外键约束的名称] FOREIGN KEY [外键字段] REFERENCES [主表名称(主键字段)]

# 创建一个关联到主表的从表
CREATE TABLE emp_part(
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
ename VARCHAR(20),
age INT ,
gender VARCHAR(10),
dept_id INT,
-- 添加外键约束
CONSTRAINT emp_dept FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(id)
);
# 插入一条非法数据
INSERT INTO emp_part VALUES(1,'cindy',20,'female','4')

3.4 删除外键约束

语法：ALTER TABLE [表名] DROP FOREIGN KEY [外键约束名称]
注意事项：
- 从表外键数据类型必须与主表的主键一致；
- 删除数据时，需先删除从表数据，再删除主表数据；
- 添加数据时，先添加主表数据，再添加从表数据。

# 删除外键约束

ALTER TABLE emp_part DROP FOREIGN KEY emp_dept

# 插入一条非法数据
INSERT INTO emp_part VALUES(1,'cindy',20,'female','4')

SELECT * FROM emp_part

# 向主表中插入一条数据
INSERT INTO dept VALUES(2,'运营部','张三','北京')
# 向从表中插入一条数据
INSERT INTO emp_part VALUES(1,'cindy',20,'female','2')
# 删除主表中的数据
DELETE FROM dept WHERE id=2

3.4.1 级联删除

删除主表数据的同时，也删除掉从表中相关的数据：
- ON DELETE CASCADE

# 创建员工信息表并添加级联删除的外键约束
CREATE TABLE emp_part(
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
ename VARCHAR(20),
age INT ,
gender VARCHAR(10),
dept_id INT,
-- 添加外键约束
CONSTRAINT emp_dept FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(id)
-- 设置允许级联删除
ON DELETE CASCADE
);
# 向员工信息表中添加一条数据
INSERT INTO emp_part VALUES(1,'cindy',20,'female','2')
#删除主表中部门id=2的部门
DELETE FROM dept WHERE id=2
# 查看从表中的数据是否同时被删除
SELECT * FROM emp_part

四、多表查询

4.1 简介

多表查询，也成为关联查询，指两个或更多个表一起完成查询操作。
前提条件是这些一起查询的表之间是有关系的（一对一、一对多），它们之间一定是有关联关系，这个关联字段可能建立了外键，也可能没有外键。

4.2 笛卡尔积

定义：笛卡尔积是一个数学概念，又称直积，它是指两个集合元素所有可能有序对的集合。
示例：
- A={a,b},B={c,d}
- A*B={(a,c),(b,c),(a,d),(b,d)}
语法：select 字段名称 from 表1,表2

4.3 多表查询的操作

定义：通过查询多张表格获取数据，至少涉及两张表。
数据准备：
- 创建部门表，插入三条数据；
- 创建员工信息表，添加外键约束，允许级联删除，并向三个部门插入对应的员工信息。

示例：

创建部门信息表

CREATE TABLE dept(
id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
dept_name VARCHAR(20),
dept_manager VARCHAR(20),
dept_location VARCHAR(20)
);
INSERT INTO dept VALUES(1,'研发部','张无忌','北京');
INSERT INTO dept VALUES(2,'运营部','赵敏','深圳');
INSERT INTO dept VALUES(3,'销售部','周芷若','成都');

# 创建员工信息表并添加级联删除的外键约束
CREATE TABLE emp_part(
emp_id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
ename VARCHAR(20),
age INT ,
gender VARCHAR(10),
dept_id INT,
salary INT,
-- 添加外键约束
CONSTRAINT emp_dept FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES dept(id)
-- 设置允许级联删除
ON DELETE CASCADE
);

向员工信息表中插入数据

INSERT INTO emp_part VALUES(1,'令狐冲',25,'男','1',20000);
INSERT INTO emp_part VALUES(2,'任盈盈',23,'女','1',15000);
INSERT INTO emp_part VALUES(3,'岳不群',45,'男','1',40000);
INSERT INTO emp_part VALUES(4,'任我行',40,'男','1',30000);
INSERT INTO emp_part VALUES(5,'岳灵珊',21,'女','1',10000);
INSERT INTO emp_part VALUES(6,'赵灵儿',21,'女','2',7000);
INSERT INTO emp_part VALUES(7,'林月如',22,'女','2',10000);
INSERT INTO emp_part VALUES(8,'阿奴',20,'女','2',7000);
INSERT INTO emp_part VALUES(9,'李逍遥',25,'男','2',15000);
INSERT INTO emp_part VALUES(10,'景天',28,'男','2',20000);
INSERT INTO emp_part VALUES(11,'邱莹莹',21,'女','3',5000);
INSERT INTO emp_part VALUES(12,'关雎尔',22,'女','3',8000);
INSERT INTO emp_part VALUES(13,'曲筱绡',23,'女','3',10000);
INSERT INTO emp_part VALUES(14,'樊胜美',30,'女','3',10000);
INSERT INTO emp_part VALUES(15,'安迪',28,'女','3',20000);

五、多表查询-内连接查询

5.1 简介

内连接查询，也成为内连接或等值连接，是数据库查询中常见的查询方式。
内连接通过匹配两个或多个表的字段相等，来返回结果。
内连接主要关注两个表中的匹配行，只显示能够匹配上的记录。这种连接方式不考虑其他运算符（如>、<、>=、<=、<>、between and 等），只关注等值条件。
注意：内连接查询可以分为隐式内连接和显示内连接两种写法，但功能是一样的。
- 在查询的列出现二义性时，要使用完全限定名。
- 如果没有使用where子句过滤，则查询出的行数是两个数据表中的行数的乘积，这称之为“笛卡尔积”，会产生很多无用的数据。

5.2 内连接

内连接（INNER JOIN）：将两个或多个表中满足条件的记录组合在一起，组成一个新的结果集。
内连接只返回两个表中都有的记录，即连接条件满足的记录。匹配显示，不匹配则不显示。
示例：比如使用外键=主键这个条件过滤掉无效数据。
按语法结构分为：隐式内连接和显示内连接。

5.2.1 隐式内连接

在笛卡尔积的基础上，使用where条件过滤无用的数据，这种连接方式是隐式内连接。
语法：select [字段名称] from 表1, 表2 where [条件]

示例：

筛选出运营部的员工的id，姓名以及所在城市

SELECT emp_id,ename,dept_location
FROM emp_part,dept
WHERE dept_id=id and dept_name="运营部";

5.2.2 显式内连接

语法：select [字段名称] from [表1] inner join [表2] on [条件]

示例：

查询运营部的员工id，姓名以及所在城市

SELECT emp_id,dept_location,ename
FROM emp_part
INNER JOIN dept ON dept_id=id AND dept_name="运营部"

六、多表查询-外连接查询

6.1 简介

多表查询中的外连接查询，是一种扩展了内连接查询的查询方式。
外连接查询在多表查询时，返回满足连接条件的所有行，以及左表中未找到匹配行的右表的所有行（左外连接），或右表中未找到匹配行的左表的所有行（右外连接）。
外连接通常用于查找相关联的数据，即使在某些表中没有匹配的行。

6.2 外连接

外连接查询：查询多个表中相关联的行，有时需要包含没有关联的行中数据，即返回查询结果集合中不仅包含符合连接条件的行，还包含左表（左连接）、右表（右连接）中的所有数据行。
左外连接：使用LEFT OUTER JOIN，其中OUTER可以省略。
右外连接：使用RIGHT OUTER JOIN，其中OUTER可以省略。

6.2.1 左连接

左连接：以左表为基准匹配右表的数据，右表中没有的项，显示为空。
语法：SELECT [字段] FROM [左表] LEFT JOIN [右表] ON [条件]

示例：公司新成立的人力资源部，还未招聘员工，请使用左连接方式查询出公司所有部门员工的id，姓名，性别以及他们所在的部门名称和城市。

#向部门表中插入人力资源部
INSERT INTO dept VALUES(4,'人力资源部','甄嬛','北京');
#查询出需要的数据
SELECT emp_id,ename,gender,dept_name,dept_location
FROM dept LEFT JOIN emp_part ON dept.id=emp_part.dept_id

6.2.2 右连接

右连接：以右表为基准匹配左表的数据，左表中没有的项，显示为空。
语法：SELECT [字段] FROM [左表] RIGHT JOIN [右表] ON [条件]

示例：使用右连接方式查询所有部门员工的id，姓名，性别以及他们所在的部门名称和城市。

#向部门表中插入人力资源部
INSERT INTO dept VALUES(5,'人力资源部','苏答应','北京');
#查询出需要的数据
SELECT emp_id,ename,gender,dept_name,dept_location
FROM dept RIGHTJOIN emp_part ON dept.id=emp_part.dept_id

七、子查询

7.1 简介

子查询：一个查询语句嵌套在另一个查询语句内部，在SELECT子句中先计算子查询，子查询的结果作为外层另一个查询的过滤条件，查询可以基于一个表或多个表。这个特性从MySQL 4.1开始引入。
子查询作为过滤条件时需要用()包裹。

7.2 常见类型

FROM型子查询：将子查询的结果作为付父查询的表来使用；
IN/NOT IN型子查询：子查询的结果是单列多行，作为where的过滤条件；
WHERE型子查询：查询结果作为过滤条件出现在比较运算符的一端。

7.2.1 带FROM关键词的子查询

子查询是一张多行多列的表，将子查询作为父查询的表来嵌套查询；
子查询语句必须用()包裹且需要有别名；

示例：计算出各部门性别为男性的员工人数。

select dept_name,count(emp_id)
from(
    select dept_name, emp_id,ename,gender
    from
    dept inner join emp_part
    where id=dept_id and gender='男')
    b group by dept_name;

7.2.2 带IN关键词的子查询

将子查询作为WHERE语句后的过滤条件，常用于子查询结果是单列多行的情况。
子查询语句必须用()包裹且需要有别名；

示例：查询出北京地区所有的员工信息

SELECT *
FROM emp_part
WHERE  dept_id IN (SELECT id FROM dept WHERE dept_location = '北京')

7.2.3 带比较运算符的子查询

将子查询的结果作为过滤条件，放在比较运算符的一端。
常用于子查询结果为单个结果的情况；
子查询语句必须用()包裹且需要有别名。

示例：

#查询出薪资大于公司平均薪资的员工id,姓名及薪资
SELECT emp_id,ename,salary FROM emp_part
WHERE salary > (SELECT AVG(salary) FROM emp_part);

7.2.4 with as

如果一整句查询语句中，某个子查询的结果会被多个父查询引用，通常建议将共用的子查询用简写表示。
语法：with [表名] as (select ...)

示例：

# 查询出部门平均薪资大于公司平均薪资的部门名称，部门主管，所在地及部门平均薪资

# 不使用 with ...as
select dept_id,dept_name,dept_manager,dept_location,avg_salary from dept inner join
(select dept_id,avg(salary) avg_salary from emp_part group by dept_id)b on id=dept_id
and avg_salary > (select avg(avg_salary) from
(select dept_id,avg(salary) avg_salary from emp_part group by dept_id)b);

# 使用 with ...as
with dept_avg as
(select dept_id,avg(salary) avg_salary from emp_part group by dept_id)select
dept_id,dept_name,dept_manager,dept_location,avg_salary from dept inner join dept_avg
on id=dept_id
and avg_salary > (select avg(avg_salary) from dept_avg);