《數據庫基礎語法》16. 數據庫的常見數據類型以及DDL

楔子

上節我們討論了如何進行數據庫的結構設計，並具體介紹了實體關系圖和規范化的技術。

在設計 ERD 時，首先需要定義實體以及實體的屬性，也就是定義表的結構。定義表結構時，首先需要確認表中包含哪些字段以及字段的數據類型。今天我們就來了解一下如何為表中的字段選擇合適的數據類型。

常見數據類型

字段的數據類型定義了該字段能夠存儲的數據值，以及允許執行的操作。

 

字符串類型：

字符串類型用於存儲字符和字符串數據，主要包含三種具體的類型：定長字符串、變長字符串以及字符串大對象。各種數據庫對於字符串類型的支持如下：

CHAR(n) 表示長度固定的字符串，其中 n 表示字符串的長度。常見的定義方式包括：

• CHAR，長度為 1 的字符串，只能存儲 1 個字符
• CHAR(5)，長度為 5 的字符串

對於定長字符串，如果輸入的字符串長度不夠，將會使用空格進行填充。例如類型為 CHAR(5) 的字段，如果輸入值為 "A"，實際存儲的內容為 "A####"；# 代表空格，也就是一個字符 "A" 加上 4 個空格。

CHARACTER 和 CHAR 是同義詞，可以通用。

通常來說，只有存儲固定長度的數據時，才會考慮使用定長字符串類型。例如 18 位身份證，6 位郵政編碼等。

VARCHAR(n) 表示長度不固定的字符串，其中 n 表示允許存儲的最大長度。

對於變長字符串，如果輸入的字符串長度不夠，存儲實際的內容。例如類型為 VARCHAR(5) 的字段，如果輸入值為 "A"，實際存儲的內容為 "A"。

CHAR VARYING 和 CHARACTER VARYING 是 VARCHAR 的同義詞，可以通用。 Oracle 中使用 VARCHAR2 表示變長字符串類型。

變長字符串類型一般用於存儲長度不固定的內容，例如名字、電子郵箱、產品描述等。

CLOB 表示字符串大對象，通常用於存儲普通字符串類型無法支持的更長的字符串數據。例如整篇文章、備注、評論等。

Oracle 使用 CLOB 類型存儲大型字符串；MySQL 提供了 TINYTEXT、TEXT、MEDIUMTEXT 以及 LONGTEXT 分別用於存儲不同長度的文本數據；SQL Server 使用 VARCHAR( MAX ) 存儲大文本數據；PostgreSQL 提供了 TEXT 類型存儲任意長度的字符串。

CHARACTER LARGE OBJECT 和 CHAR LARGE OBJECT 是 CLOB 的同義詞，可以通用。

在 SQL 中，輸入字符串類型的常量和數據時，需要使用單引號引用：

'S001'
'張飛'
'13512345678'

 

數字類型：

數字類型主要分為兩類：精確數字和近似數字。

精確數字類型用於存儲整數或者包含固定小數位的數字。

其中，SMALLINT、INTEGER 和 BIGINT 都可以表示整數。對於 MySQL、SQL Server 以及 PostgreSQL，SMALLINT 支持 -32768 ~ 32767；INTEGER 支持 -2147483648 ~ 2147483647；BIGINT 支持 -2⁶³ ~ 2⁶³-1。Oracle 中的 SMALLINT 和 INTEGER 都是NUMBER(38,0) 的同義詞；Oracle 不支持 BIGINT 關鍵字。

INT 是 INTEGER 的同義詞，可以通用。 MySQL 中還提供了 TINYINT，支持 -128 ~ 127；MEDIUMINT 支持 -8388608 ~ 8388607。另外，MySQL 中的所有整型分為有符號類型（例如 INTEGER、INTEGER SIGNED）和無符號類型（例如 INTEGER UNSIGNED），無符號整型支持的正整數范圍擴大了一倍。

NUMERIC(p, s) 和 DECIMAL(p, s) 可以看作相同的類型，用於存儲包含小數的精確數字。

其中，精度 p 表示總的有效位數，刻度 s 表示小數點后允許的位數。例如，123.04 的精度為 5，刻度為 2。p 和 s 是可選的，s 為 0 表示整數。SQL 標准要求 p ≥ s ≥ 0 並且 p > 0。

DEC 是 DECIMAL 的同義詞，可以通用。 Oracle中的 NUMERIC 和 DECIMAL 都是 NUMBER 的同義詞。

整數類型通常用於存儲數字 id、產品數量、課程得分等數字；NUMERIC 用於存儲產品價格、銷售金額等包含小數並且准確度要求高的數據。

近似數字也稱為浮點型數字，一般使用較少，主要用於科學計算領域。

REAL 表示單精度浮點數，通常精確到小數點后 6 位；DOUBLE PRECISION 表示雙精度浮點數，通常精確到小數點后 15 位。浮點數運算更快，但是可能丟失精度；浮點數的比較運算可能會導致非預期的結果。

Oracle 使用 BINARY_FLOAT 和 BINARY_DOUBLE 表示浮點數。 MySQL 使用 FLOAT 表示單精度浮點數，同時區分有符號和無符號的浮點數。

 

日期時間類型：

DATE 存儲年、月、日；TIME 存儲時、分、秒，以及秒的小數部分；TIMESTAMP 同時包含年、月、日、時、分、秒，以及秒的小數部分。

Oracle 中的 DATE 類型包含了額外的時、分、秒，不支持 TIME 類型。 SQL Server 使用 DATETIME2 和 DATETIMEOFFSET 表示時間戳。 MySQL 還支持 DATETIME 表示時間戳。

如果存儲日期信息，例如生日，可以使用 DATE 類型；如果需要更高的時間精度，例如訂單時間、發車時間等，可以使用 TIMESTAMP 類型；TIME 類型使用較少。

在 SQL 中，輸入日期時間類型的常量和數據時，常見的方法如下：

'2019-12-25'
DATE '2019-12-25'
'13:30:15'
TIME '13:30:15'
'2019-12-25 13:30:15'
TIMESTAMP '2019-12-25 13:30:15'

 

二進制類型：

二進制類型用於存儲二進制數據，例如文檔、圖片，視頻等。二進制類型具體包含以下三種：

• BINARY(n)，固定長度的二進制數據，n 表示二進制字符數量；
• VARBINARY(n)，可變長度的二進制數據，n 表示支持的最大二進制字符數量；
• BLOB，二進制大對象；

Oracle 支持 BLOB 二進制類型；MySQL 支持 BINARY、VARBINARY 以及 TINYBLOB、BLOB、MEDIUMBLOB、LONGBLOB 二進制類型；SQL Server 支持 BINARY、VARBINARY 以及 VARBINARY ( MAX ) 二進制類型；PostgreSQL 支持 BYTEA 二進制類型。

 

選擇合適的數據類型：

最后我們來看看如何選擇合適的數據類型。首先，應該滿足存儲業務數據的需求；其次，還需要考慮性能和使用方便。一般來說，先確定基本的類型：

• 文本數據，只能使用字符串類型；
• 數值數據，尤其是需要進行數學運算的數據，選擇數字類型；
• 日期和時間信息，最好使用原生的日期時間類型；
• 文檔、圖片、音頻和視頻等，使用二進制類型；或者可以考慮存儲在文件服務器上，然后在數據庫中存儲文件的路徑；

接下來需要進一步確定具體的數據類型。在滿足數據存儲和擴展的前提下，盡量使用更小的數據類型，可以節省一些存儲，通常性能也會更好。例如，對於一個小型公司而言，員工編號通常不會超過幾百，使用 SMALLINT 已經足夠。對於 MySQL 而言，不需要支持負數的話可以考慮 UNSIGNED 類型。

如果需要存儲精確的數字，不要使用浮點數類型。對於金額，可以使用 NUMERIC(p, s)；或者將數據乘以 10 的 N 次方，例如將 10.35 元存儲為整數 103500，然后在應用程序中進行處理和前端顯示轉換。

對於字符數據，一般使用 VARCHAR 類型；如果數據長度能夠確保一致，可以使用 CHAR；指定最大長度時，滿足存儲需求的前提下盡量使用更小的值。只有在普通字符串類型長度無法滿足時才考慮大字段類型。

不要使用字符串存儲日期時間數據，它們無法支持數據的運算。例如獲得兩個日期之間的間隔，需要依賴應用程序進行轉換和處理。最好也不要使用整數類型存儲當前時間距離 1970 年 1 月 1 日的毫秒數來表示時間，這種方式在顯示時需要進行轉換，不是很方便。

另外，如果一個字段同時出現在多個表中，使用相同的數據類型。例如，員工表中的部門編號（dept_id）字段與部門表的編號（dept_id）字段保持類型一致。

使用 DDL 管理數據庫中的對象

上節我們討論了如何為字段選擇合適的數據類型。選定了字段的數據類型之后，我們就可以開始創建和管理數據庫中的表了。

 

數據庫對象：

數據庫（Database）由一組相關的對象組成，主要包括表、索引、視圖、存儲過程等。為了方便對象的管理和訪問，數據庫通常使用模式（Schema）來組織這些對象；模式是一個邏輯單元，或者一個存儲對象的容器；它們之間的關系如下圖所示：

一個數據庫由多個模式組成，一個模式由許多對象組成；在不同模式中可以創建同名的對象。

MySQL 中的模式和數據庫是相同的概念，一個數據庫對應一個同名的模式。

 

管理數據庫：

當我們連接到數據庫服務器時，需要指定一個目標數據庫。如果需要創建一個新的數據庫，可以使用 CREATE DATABASE 語句：

CREATE DATABASE mydb;

以上語句將會創建一個名為 mydb 的數據庫。對於 Oracle 而言，通常只有一個數據庫；因此很少手動創建數據庫。

我們可以使用命令或語句查看已有的數據庫

-- MySQL 實現
SHOW DATABASES;

SELECT schema_name AS database_name
  FROM information_schema.schemata;
-- information_schema 系統數據庫存儲了 MySQL 服務器中所有數據庫的信息，例如數據庫名稱、表的結構以及訪問權限等。
  
-- SQL Server 實現
SELECT name AS database_name
  FROM sys.databases;
-- sys.databases 是 SQL Server 中的一個系統表，存儲了關於數據庫的信息。


-- PostgreSQL 實現
SELECT datname AS database_name
  FROM pg_database;
-- pg_database 是 PostgreSQL 中的一個系統表，存儲了關於數據庫的信息。  
  
-- Oracle 實現
SELECT name AS database_name
  FROM v$database;
-- v$database 是 Oracle 中的一個系統視圖，提供了關於數據庫的信息。  

如果確認不再需要，可以使用 DROP DATABASE 語句刪除數據庫：

DROP DATABASE mydb;

DROP DATABASE 命令將會刪除該數據庫中的所有對象，而且操作無法恢復，使用時千萬小心！

如果有用戶正在連接，無法刪除數據庫；可以等待用戶斷開連接，或者強制斷開連接后刪除。

 

管理模式：

CREATE SCHEMA 命令用於創建一個新的模式：

-- SQL Server 以及 PostgreSQL 實現
create schema xxx [AUTHORIZATION some_user]

以上語句創建一個名為 xxx 的模式，可選的 AUTHORIZATION 表示為該模式指定一個擁有者 some_user，擁有者是一個已經存在的數據庫用戶。

SQL Server 創建數據庫時會自動創建一個名為 dbo 的模式，PostgreSQL 創建數據庫時會自動創建一個名為 public 的模式。

MySQL 中的模式等價於數據庫，因此 CREATE SCHEMA 等價於 CREATE DATABASE。

Oracle 中的模式等價於用戶，因此使用 CREATE USER 命令創建用戶時就相當於創建一個同名的模式：

CREATE USER some_user
  IDENTIFIED BY xxx;

Oracle 也提供了 CREATE SCHEMA 命令，但不是用於創建模式，而是用於在模式中創建表、視圖以及執行授權操作。

不需要的模式可以使用 DROP SCHEMA 命令刪除：

-- SQL Server 以及 PostgreSQL 實現
DROP SCHEMA xxx;

MySQL 中的模式等價於數據庫，因此 DROP SCHEMA 等價於 DROP DATABASE。

Oracle 中的模式等價於用戶，因此使用 DROP USER 命令創建用戶時就相當於創建一個同名的模式：

-- Oracle 實現
DROP USER hr;

如果模式中存在對象，則無法刪除該模式；可以先刪除其中的對象，再刪除模式。某些數據庫支持級聯刪除：

-- PostgreSQL 實現
DROP SCHEMA xxx CASCADE;

-- Oracle 實現
DROP USER some_user CASCADE;

 

復制表：

像創建表、添加記錄、修改記錄等等比較簡單，我們這里就不提了，可以去菜鳥教程上面搜索，非常簡單。

除了手動創建表之外，也可以基於其他表或者查詢的結果創建一個表：

CREATE TABLE table_name
    AS
SELECT ...;

 

修改表：

對於已經存在的表，可能會由於業務變更或者代碼重構需要修改它的結構。因此，SQL 定義了修改表的語句：

其中的 action 表示執行的操作，常見的操作包括增加列，修改列，刪除列；增加約束，修改約束，刪除約束等。以下語句用於增加一個新的字段：

ALTER TABLE table_name 
  ADD 列名 類型 [約束];
-- 添加字段的內容和創建表時類似，包括字段名、數據類型以及可選的列約束

如果某個字段不再需要，可以使用 DROP COLUMN 操作刪除：

ALTER TABLE table_name drop 列名

 

刪除表：

-- DROP TABLE 語句用於刪除一個表。
DROP TABLE table_name

 

截斷表：

SQL 還提供了一種特殊的操作：截斷表（TRUNCATE），可以用於快速刪除表中的所有數據。

TRUNCATE TABLE table_name

TRUNCATE 用於快速刪除數據，回收表占用的空間，但會保留表的結構。MySQL 和 PostgreSQL 可以省略 TABLE 關鍵字。

小結

今天我們介紹了 SQL 中的基本數據類型以及它們在各種數據庫中的實現，同時分析了選擇數據類型時的一些通用的原則。需要注意的是，同一數據類型在不同數據庫中支持的范圍大小和精確度可能不同；因此，使用任何數據類型之前都應該查看相關的數據庫文檔。

數據定義語言（Data Definition Language）用於定義數據庫中各種對象的結構，例如表、視圖、索引等。常見的 DDL 語句包括創建（CREATE）、修改（ALTER）和刪除（DROP）。雖然各種對象的具體語法細節不同，但都遵循相同的模式；例如，創建索引可以使用 CREATE INDEX 語句；