跟韩老师学SQL Server数据库设计与开发

基础不牢 地动山摇

●何去何从？

也许你正在大学学习数据库课程，也许你已从计算机或相关专业大学毕业，无论如何，你或多或少已听说了SQL、SQL Server、Oracle、DB、MySQL、Access等一大堆相关概念。倒底从哪里开始学？

 SQL的英文全称是Structured Query Language，也就是结构化查询语言。SQL Server、Oracle、DB、MySQL、Access这些都是数据库系统，是关系型数据库系统。而SQL正是我们与这些数据库系统进行交流活动的语言。

所以，可以说SQL是关系型数据库的基础。

不必在意你选择的是SQL Server、Oracel或者是其它什么数据库系统，只要把SQL吃透，用哪个数据库系统开发学习，大同小异，易如反掌。而考虑到实验环境搭建的便利性以就业等因素，从SQL Server开始学习数据库知识是现在主流的教学实践。

●基础不牢，地动山摇

韩老师自从51CTO网络发布数据库视频课程以来，短短时间内已经有几十万人学习了他的课程，好评如潮。经过对学生的构成信息进行分析，我们发现，70%多的学生都是在大学期间已经学过这门课程的同学，他们为什么还要再次进行学习数据库知识？

从传统的计算机、网络、软硬件开发，到炙手可热的大数据、云计算、物联网，这些所有的技术像一座座高楼大厦拔地而起，数据库正如承载着这些建筑的地基。这就要求我们希望在IT领域某求发展或成功的学生，必须把数据库技术的学习作为一件基础任务，对任何概念或原理的不理解或似懂非懂，都可能让大厦面临不可预知的风险。

但显然，要想把数据库学好，有几个显而易见的困难。

其一，我们的传统数据库技术教材，一般较为晦涩难懂。这当然有其历史原因，IT技术当多数源自西方，我们起步时把西方的一些图书翻译过来作为我们的资料，很多教材也是源自这此最初的翻译资料。翻译这个事情，“失真”情况很不稀罕,对于初学者，书上有些内容看不懂时不必过早归结于是“自己”笨的原因。举个例子， “用例”这个词是面向对象编程中最常用的术语之一，对这个词，很多初学者一头雾水，咱们中国本来没这个词儿啊！到底是啥意思？关于用例的概念，很多教材中了不吝笔墨叭啦叭啦讲一大堆，结果是越讲越糊涂。有些同学为了弄懂就各种查呀找呀，最终发现人家英文名本来叫“case”,一般我们可翻译为“案例”，如果把书上的“用例”换成“案例”，多少学生将会因此在软件道路上可以走得更远更好？历史原因很客观，但这不能成为我们在学习过程中不求甚解的理由，更不能成为教材编写者“人云亦云”的理由。

其二，我们的传统教材，对理论及重难点的讲解创新极少，一般是比别人咋讲我咋讲。所谓创新，并不是要求我们老师来推翻理论。古时侯养孩子没那么多适合婴儿吃的食品，一般是母亲把大人吃的东西嚼碎然后再喂孩子吃。学生在学习新知识时，其实与婴儿吃饭无异，对于教材中涉及的对于学生来说难于消化的理论或知识点，老师如果仅是照本宣科给学习讲一遍，意义不大，一定得把这些东西先行掰开嚼碎再喂给学生。根本的办法是，编写教材的老师能够用心，争取自己编写的教材对于难点的讲解更通俗，更易懂，更有趣。

其三，传统的教材与职业需求脱节。限于教材编写者自身的业务水平与讲师的业务水平，造成了有时候授课老师只讲会讲的，不讲有用的。这样的学生毕业后，如果想找到理想工作，必须重新学习提高。

基础不牢，地动山摇。学习过程困难万万千，工作的岗位上更是如此，克难而进还是得过且过，是职业生涯平庸与卓越的核心要素。

●数据库之Why &How

很多同学在总结为什么自己的数据库技术没有学好的时候，会把原因归结为自己不努力、自己不刻苦等原因。自我反省是必须的，但很多同学都没想到或者想到也不敢说：“这个教材编写的水平太次！”

好教材的标准很多，但有几个标准是必不可少的，一要让人看得懂，二要让人容易懂，三要让人喜欢看，第四是学会要有用。

我以数据库学习过来人的名义，以及51CTO视频学院中数十万学过韩老师视频课程的学员的名义，郑重向广大数据库初学者推荐韩老师的这本书。韩老师的这本书，完全体现了其视频课程的生动有趣、深入浅出、紧贴职业需求的特点，系统性却有大幅度提升。这是一本充满创新、真正经典、与时俱进、与众不同的数据库教科书。

周春元

本书策划编辑

前言

我不知道社会上有多少人想学精通计算机网络原理，也不知道我讲的计算机网络原理有什么过人之处。直到有一天，我把在软件学院随堂录制的计算机网络视频放到51CTO学院，看到了几十万访问量和众多的好评，才知道原来有那么多人在互联网上苦苦寻找好的教程，才知道学生喜欢我的这种授课方式。

高校计算机专业的学生大多需要学习“计算机网络原理”这门课程，很多学校还是必修课。很多非计算机专业的学生，想转行进入IT领域发展，想打好扎实的基础，也都知道应该掌握计算机网络原理。

当前有关计算机网络的图书分两大类，一类是网络设备厂商考证的教程，比如思科网络工程师教程CCNA、CCNP，华为认证网络工程师HCNA、HCNE等；另一类就是高校的计算机网络原理的教材，代表教材就是谢希仁编著的《计算机网络》。

然而这些厂商认证的教材，其目的只是为了培养能够熟练操作和配置其网络设备的工程师，对计算机网络通信原理和过程并没有进行深入细致的讲解，重点是如何配置网络设备。而高校计算机网络原理教材，则深入讲解了计算机通信过程和各层协议，并没给学生讲解如何使用具体的网络设备配置来验证所学的理论，更没有进一步扩展这些理论可以应用在哪些场景，让学生感觉空洞和学无所用，只感觉到这些理论的抽象。很多老师在讲授这门课程时，不但学生感觉没意思，自己也觉得没意思。

我从事IT企业培训和企业IT技术支持15年，积累了大量的实战经验，在河北师大软件学院以谢希仁编著的《计算机网络》为教程讲授计算机网络原理7年，在授课过程中增加了大量的案例，设计了合适的实验来验证所学的理论。不仅给学生讲清楚了计算机各层通信协议，还捕获了数据包，让学生看到数据包的结构，看到每一层的封装；网络层不仅教会网络畅通的条件，还能在思科路由器上配置静态路由和动态路由；不仅教会传输层协议和应用层协议之间的关系，还能设置Windows服务器实现网络安全；不仅讲解了常见的应用层协议，还能使用抓包工具捕获客户端和服务器之间交互的数据包，会分析各种应用层协议数据包格式。

2016年，时机成熟，我决心编写计算机网络原理教程，以谢希仁编著的《计算机网络》（第六版）为蓝本，绘制大量插图展示所讲理论，每一段理论结束后，紧跟着就是如何使用这些理论来解决实际中的问题，对知识进一步扩展。力求对书中内容的安排恰到好处，设计了经典的实验，做到了让理论不再抽象，让课程充满趣味，让学习充满乐趣。

●本书主要内容

第1章 本章是整本书的概览，先介绍计算机网络在当今信息时代的作用，接着介绍了网络和互联网以及最大的互联网Internet。为了让大家感觉网络不那么抽象，以一个企业的网络为例给大家展示了局域网和广域网。接着介绍了国际标准化组织对计算机通信过程的分层，即OSI（开放系统互连）参考模型，同时列举了一些案例以加深大家对OSI参考模型的理解和应用。

第2章 本章讲解计算机网络通信的物理层，先讲解通信方面的知识，也就是如何在各种介质（光纤，铜线）中更快地传递数字信号和模拟信号。涉及到的通信概念有：模拟信号、数字信号、全双工通信、半双工通信、单工通信、常用编码方式和调制方式，信道的极限容量。

第3章 本章不属于计算机网络原理的内容，但要想更好地理解后面讲到的计算机网络原理，更具体地探索计算机通信过程，还需要捕获数据包，分析数据包的数据链路层首部、网络层首部、传输层首部以及应用层协议。这就需要使用网络设备来搭建学习环境。本章讲解如何在Windows 7操作系统上安装GNS3，设置GNS3运行环境，搭建学习环境。

第4章 不同的网络类型有不同的通信机制（即数据链路层协议），数据包在传输过程中通过不同类型的网络，就要使用该网络使用的通信协议，同时数据包也要重新封装成该网络的帧格式。本章先讲述数据链路层要解决的三个基本问题：封装成帧、透明传输、差错检验；再讲述两种类型的数据链路层：点到点链路的数据链路层和广播信道的数据链路层，这两种数据链路层的通信机制不一样，使用的协议也不一样，点到点链路使用PPP协议（Point to Point Protocol），广播信道使用带冲突检测的载波侦听多路访问（CSMA/CD）协议。

第5章 本章讲解IP地址格式、子网掩码的作用、IP地址的分类以及一些特殊的地址。介绍什么是公网地址和私网地址，以及私网地址如何通过NAT访问Internet；讲解如何进行等长子网划分和变长子网划分。当然，如果一个网络中的计算机数量非常多，有可能一个网段的地址块容纳不下，我们也可以将多个网段合并成一个大的网段，这个大的网段就是超网。最后还讲了子网划分的规律和合并网络的规律。

第6章 网络层的功能是为数据包选择转发路径。本章讲述网络畅通的条件，给路由器配置静态路由和动态路由，通过合理规划IP地址可以使用路由汇总和默认路由简化路由表。作为扩展知识，本章还讲解排除网络故障的方法，使用ping命令测试网络是否畅通，使用pathping和tracert命令跟踪数据包的路径。同时也讲解了Windows操作系统中的路由表，以及给Windows系统添加路由。

第7章 本章讲解网络层第三部分内容—网络层协议。讲解网络层，当然要讲网络层首部，路由器就是根据网络层首部转发数据包的，可见网络层首部各字段就是为了实现网络层功能。除了讲解网络层首部，还讲解TCP/IP协议栈网络层的4个协议：IP协议、ICMP协议、IGMP协议和ARP协议。

第8章 本章讲解TCP/IP协议栈传输层的两个协议TCP和UDP，首先介绍这两个协议的应用场景，再讲解传输层协议和应用层协议之间的关系、端口和服务之间的关系。搞清这些关系后，自然就会明白设置服务器防火墙实现网络安全的道理。传输层首部要实现传输层的功能，而TCP和UDP两个协议实现的功能不同，因此这两个协议的传输层首部也不同，需要分别讲解。本章的重点是TCP协议，将详细讲解TCP协议如何实现可靠传输、流量控制、拥塞避免和连接管理。

第9章 本章讲解应用层，就是讲几种标准的应用层协议，应用层协议定义了服务器和客户机之间如何交换信息、服务器和客户端之间进行哪些交互、命令的交互顺序，规定了信息的格式以及每个字段的意义。不同的应用实现的功能不一样，比如访问网站和收发电子邮件实现的功能就不一样，因此就需要有不同的应用层协议。

●本书适合于：

计算机专业的大学生。

想从事IT方面的工作，系统学习IT技术的有梦想的人。

打算考取思科或华为网络工程师认证的人。

●微软MVP，超过10年微软、思科技术培训及企业实践经验

●现任河北师范大学一线授课讲师

●51CTO视频学院金牌讲师，听课人数达到数百万。录有完整的IT技术视频课程体系，现已录制共49套课程，总时长超过3万分钟

●在IT教育领域倡导“视频教学+QQ答疑”和“终身师徒关系”教学模式

●韩老师的课程，学生的普遍感受是学得轻松、学得透彻、学得管用，在找工作或换工作时心里真正有底气。原因有四：

1. 一是着力解决大学生在传统数据库教材中不易吃透的、似是而非的、似懂非懂问题。

2. 二是着力解决普通数据库技术教材中理论不易实践的问题。

3. 三是着力解决普通数据库教材中知识点与企业实际需求脱节的问题。

4. 四是着力解决怎样才能让学生学得轻松、学得生动、学得深刻的问题。

前言

第1章 关系数据库 /1

1.1 关系模型基本概念 /1

1.2 E-R模型到关系模型的转化 /3

1.3 数据库设计规范 /6

1.3.1 第一范式（1NF） /6

1.3.2 第二范式（2NF） /7

1.3.3 第三范式（3NF） /8

第2章 Transact-SQL概述 /10

2.1 启动SQL Server Management Studio（SSMS） /10

2.2 T-SQL语句的类型 /12

2.2.1 DDL语句 /12

2.2.2 DCL语句 /13

2.2.3 DML /14

2.3 T-SQL语法要素 /16

2.3.1 SQL语句的批处理符号GO /16

2.3.2 EXEC /17

2.3.3 注释符 /17

2.3.4 标识符 /18

2.4 变量 /19

2.5 数据类型 /21

2.5.1 字符串类型 /21

2.5.2 Unicode字符串类型 /23

2.5.3 日期时间类型 /23

2.5.4 数值类型 /23

2.6 运算符 /25

2.6.1 算术运算符 /25

2.6.2 比较运算符 /25

2.6.3 逻辑运算符 /25

2.6.4 连接运算符 /26

2.7 常用函数 /26

2.7.1 聚合函数 /27

2.7.2 数值函数 /28

2.7.3 字符串函数 /29

2.7.4 日期时间函数 /30

2.7.5 数据类型转换函数 /31

2.7.6 控制NULL的常用函数 /32

2.8 流程控制语句 /32

2.8.1 条件判断语句IF…ELSE和CASE /33

2.8.2 循环语句 /35

第3章 查询基础 /36

3.1 简单查询逻辑处理过程 /36

3.2 数据库对象的引用规则 /39

3.3 指定表的返回列来筛选列 /40

3.4 使用WHERE筛选行 /41

3.4.1 使用比较运算符过滤数据 /41

3.4.2 搜索范围内的值 /41

3.4.3 使用IN指定列表搜索条件 /42

3.4.4 使用LIKE关键字进行模糊匹配 /42

3.4.5 使用NULL比较搜索条件 /43

3.4.6 筛选时影响性能的注意事项 /44

3.5 格式化结果集 /44

3.5.1 在选择列表中使用常量、函数和表达式 /44

3.5.2 使用别名 /45

3.5.3 使用ORDER BY子句对结果排序 /46

3.5.4 使用TOP限制结果集 /48

3.5.5 使用DISTINCT消除重复行 /50

3.6 使用GROUP BY子句和聚集函数进行

 分组计算 /51

3.6.1 在查询中使用聚集函数 /51

3.6.2 GROUP BY使用基础 /52

3.6.3 使用HAVING子句筛选分组后的数据 /53

第4章 多表联接查询和数据汇总 /55

4.1 联接基础知识 /55

4.1.1 在FROM子句中联接 /56

4.1.2 在WHERE子句中联接 /56

4.2 交叉联接 /57

4.3 内联接 /57

4.4 外联接 /59

4.4.1 左外联接 /59

4.4.2 右外联接 /60

4.4.3 完全外部联接 /60

4.5 自联接 /62

4.5.1 使用同一列进行自联接 /62

4.5.2 使用不同列进行自联接 /62

4.6 联接查询的逻辑处理过程 /64

4.7 多表联接查询 /64

4.8 UNION合并结果集 /64

4.8.1 UNION和UNION ALL /65

4.8.2 对合并结果集进行排序 /66

4.8.3 结果集的合并顺序 /66

4.9 汇总数据 /67

4.9.1 ROLLUP /67

4.9.2 CUBE /70

4.9.3 使用GROUPING SETS /70

4.9.4 GROUPING查看汇总行并区分NULL /71

第5章 子查询 /73

5.1 独立子查询 /73

5.1.1 独立标量子查询 /74

5.1.2 独立多值子查询 /74

5.2 相关子查询 /75

5.3 使用IN（NOT IN）和EXISTS（NOT EXISTS）谓词 /76

5.3.1 IN和NOT IN /77

5.3.2 EXISTS和NOT EXISTS /77

5.4 表表达式 /81

5.4.1 派生表 /81

5.4.2 公用表表达式（CTE） /84

第6章 开窗函数和行列转换 /89

6.1 窗口和开窗函数 /89

6.2 排名窗口函数 /90

6.2.1 使用ROW_NUMBER()进行分区编号 /91

6.2.2 使用RANK()和DENSE_RANK()进行分区排名 /94

6.2.3 使用NTILE()进行数据分组 /96

6.3 聚合窗口函数 /97

6.4 行列转换 /100

6.4.1 行转列 /100

6.4.2 列转行 /105

第7章 数据修改 /109

7.1 插入数据 /109

7.1.1 使用INSERT和VALUES插入数据 /109

7.1.2 使用SELECT INTO插入数据 /110

7.1.3 使用INSERT和SELECT插入数据 /111

7.2 删除数据 /112

7.2.1 使用DELETE删除行 /112

7.2.2 使用TRUNCATE TABLE删除所有行 /113

7.3 更新数据 /113

7.3.1 使用SET和WHERE更新数据 /113

7.3.2 更新基于其他表的数据 /113

7.4 使用MERGE合并数据 /114

7.5 通过表表达式修改数据 /118

第8章 数据完整性 /121

8.1 数据完整性的类型和实现方式 /121

8.1.1 域完整性及实现方式 /122

8.1.2 实体完整性及实现方式 /122

8.1.3 参照完整性及实现方式 /122

8.2 实现实体完整性 /124

8.2.1 使用主键 /124

8.2.2 使用UNIQUE约束 /127

8.2.3 使用自增列 /127

8.3 实现域完整性 /131

8.3.1 CHECK约束 /131

8.3.2 DEFAULT约束 /132

8.3.3 NOT NULL定义 /133

8.4 参照完整性 /134

8.4.1 实现表间列的参照完整性 /134

8.4.2 实现表内列的参照完整性 /137

8.5 使用关系图实现参照完整性 /138

8.6 使约束失效 /141

8.7 使用图形界面实现数据完整性 /141

8.7.1 添加主键 /141

8.7.2 设置UNIQUE约束 /142

8.7.3 设置CHECK约束 /142

8.7.4 设置默认值约束 /144

8.7.5 设置外键 /145

8.7.6 禁用约束 /147

第9章 索引 /148

9.1 数据的存储方式 /149

9.1.1 页（Page） /149

9.1.2 区（Extent） /152

9.1.3 索引分配映射页（IAM页） /152

9.1.4 估算表的大小 /153

9.2 B树（Balanced Tree） /154

9.3 查看页内容的工具 /156

9.3.1 DBCC IND /156

9.3.2 DBCC PAGE /158

9.4 堆（Heaps） /160

9.5 聚集索引 /162

9.5.1 约束与索引的关系 /162

9.5.2 唯一聚集索引的物理结构 /163

9.5.3 不唯一聚集索引的物理结构 /167

9.5.4 使用聚集索引查找数据的执行计划 /168

9.6 非聚集索引及其物理结构 /169

9.6.1 在堆中的非聚集索引 /169

9.6.2 在聚集表中的非聚集索引 /172

9.6.3 使用非聚集索引查找数据的执行计划 /175

9.7 修改数据对索引结构的影响 /176

9.7.1 页拆分和行移动现象 /176

9.7.2 插入行 /178

9.7.3 删除行 /179

9.7.4 更新行 /180

9.8 碎片和索引维护 /180

9.8.1 碎片 /180

9.8.2 维护索引 /182

9.9 复合索引 /187