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SQL

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SQL
編程範型聲明式
設計者唐納德·錢柏林（英語：Donald D. Chamberlin）
雷蒙德·博伊斯（英語：Raymond F. Boyce）
實作者國際標準化組織/國際電工委員會
面市時間1974
當前版本
  • SQL:2023（2023年6月1日）[1]
編輯維基數據鏈接
型態系統類型系統, 強型別
操作系統跨平台
網站www.iso.org/standard/76583.html 編輯維基數據鏈接
主要實作產品
詳見資料庫系統列表（英語：List of relational database management systems）
衍生副語言
SQL-86, SQL-89, SQL-92, SQL:1999（英語：SQL:1999）, SQL:2003（英語：SQL:2003）, SQL:2006（英語：SQL:2006）, SQL:2008（英語：SQL:2008）, SQL:2011（英語：SQL:2011）
啟發語言
Datalog
影響語言
CQL（英語：Common Query Language）, 語言集成查詢, SOQL（英語：Salesforce Object Query Language）, Windows PowerShell,[2] JPQL（英語：Java Persistence Query Language）, 面向Java對象查詢
SQL（文件格式）
副檔名
.sql
網路媒體型式
application/sql[3][4]
開發者ISO/IEC
首次發布1986年 (1986)
最新版本
SQL:2016（英語：SQL:2016）
2016年，​8年前​（2016）
格式類型Database
標準ISO/IEC 9075
免費格式？是
網站www.iso.org/standard/63555.html

SQL（聆聽i/ˈɛs kjuː ˈɛl/[5]或聆聽i/ˈsiːkwəl/[6]，Structured Query Language，結構化查詢語言[7][8][9][10]）是一種特定目的程式語言，用於管理關係數據庫管理系統（RDBMS），或在關係流數據管理系統（RDSMS）中進行流處理。

SQL基於關係代數和元組關係演算，包括一個數據定義語言和數據操縱語言。SQL的範圍包括數據插入、查詢、更新和刪除，數據庫模式創建和修改，以及數據訪問控制。儘管SQL經常被描述為，而且很大程度上是一種聲明式編程（4GL），但是其也含有過程式編程的元素。

SQL是對埃德加·科德的關係模型的第一個商業化語言實現，這一模型在其1970年的一篇具有影響力的論文《一個對於大型共享型數據庫的關係模型》[11]中被描述。儘管SQL並非完全按照科德的關係模型設計，但其依然成為最為廣泛運用的數據庫語言。 [12][13]

SQL在1986年成為美國國家標準學會（ANSI）的一項標準，在1987年成為國際標準化組織（ISO）標準[14]。此後，這一標準經過了一系列的增訂，加入了大量新特性。雖然有這一標準的存在，但大部分的SQL代碼在不同的數據庫系統中並不具有完全的跨平台性。

歷史

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在1970年代初，由IBM研究院下屬愛曼登研究中心（法語：IBM Almaden Research Center）的埃德加·科德發表將資料組成表格的應用原則（Codd's Relational Algebra）。1974年，同一實驗室的唐納德·錢柏林（英語：Donald D. Chamberlin）和雷蒙德·博伊斯（英語：Raymond F. Boyce）參考了科德的模型後，在研製關係數據庫管理系統System R（英語：IBM System R）中，開發出了一套規範語言SEQUEL（Structured English Query Language，結構化英語查詢語言），並在1976年11月的《IBM研究與開發雜誌（英語：IBM Journal of Research and Development）》上公布新版本的SQL（叫SEQUEL/2）。1980年改名為SQL。

1979年，甲骨文公司（當時名為關係式軟件公司）首先提供商用的SQL，IBM公司在DB2和SQL/DS數據庫系統中也實現了SQL。

1986年10月，美國ANSI採用SQL作為關係數據庫管理系統的標準語言（ANSI X3. 135-1986），後為國際標準化組織（ISO）採納為國際標準。

1989年，美國ANSI採納在ANSI X3.135-1989報告中定義的關係數據庫管理系統的SQL標準語言，稱為ANSI SQL 89，該標準替代ANSI X3.135-1986版本。該標準為下列組織所採納：

  • 國際標準化組織，為ISO 9075-1989報告《Database Language SQL With Integrity Enhancement》
  • 美國聯邦政府，發布在《The Federal Information Processing Standard Publication(FIPS PUB)127》

目前，所有主要的關係數據庫管理系統支持某些形式的SQL，大部分數據庫至少遵守ANSI SQL89標準。

ANSI SQL92標準在交叉連接（cross join）和內部連接之上，新增加了外部連接，並支持在FROM子句中寫連接表達式。支持集合的並運算、交運算。支持Case (SQL)表達式。支持CHECK約束。創建臨時表。支持cursor。支持事務隔離。

語法

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主條目：SQL語法
圖表顯示了SQL語言元素組成的一個語句

SQL語言分成了幾種要素，包括：

  • 子句，是語句和查詢的組成成分。（在某些情況下，這些都是可選的。）[15]
  • 表達式，可以產生任何標量值，或由列和行組成的數據庫表
  • 謂詞，給需要評估的SQL三值邏輯（3VL）（true/false/unknown）或布爾真值指定條件，並限制語句和查詢的效果，或改變程序流程。
  • 查詢，基於特定條件檢索數據。這是SQL的一個重要組成部分。
  • 語句，可以持久地影響綱要和數據，也可以控制數據庫事務、程序流程、連接、會話或診斷。
    • SQL語句也包括分號（";"）語句終結符。儘管並不是每個平台都必需，但它是作為SQL語法的標準部分定義的。
  • 無意義的空白在SQL語句和查詢中一般會被忽略，更容易格式化SQL代碼便於閱讀。

語言特點

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SQL是高級的非過程化編程語言，它允許用戶在高層數據結構上工作。它不要求用戶指定對數據的存放方法，也不需要用戶了解其具體的數據存放方式。而它的界面，能使具有底層結構完全不同的數據庫系統和不同數據庫之間，使用相同的SQL作為數據的輸入與管理。它以記錄項目〔records〕的合集（set）〔項集，record set〕作為操縱對象，所有SQL語句接受項集作為輸入，回送出的項集作為輸出，這種項集特性允許一條SQL語句的輸出作為另一條SQL語句的輸入，所以SQL語句可以嵌套，這使它擁有極大的靈活性和強大的功能。在多數情況下，在其他編程語言中需要用一大段程序才可實踐的一個單獨事件，而其在SQL上只需要一個語句就可以被表達出來。這也意味着用SQL可以寫出非常複雜的語句，在不特別考慮效能下。

SQL同時也是數據庫文件格式的擴展名。

SQL包含四個部分：

SQL函數

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函數 描述
AVG 平均值
COUNT 計數（不含Null）
FIRST 第一個記錄的值
MAX 最大值
MIN 最小值
STDEV 樣本標準差
STDEVP 總體標準差
SUM 求和
VAR 樣本方差
VARP 總體方差
UCASE 轉化為全大寫字母
LCASE 轉化為全小寫字母
MID 取中值
LEN 計算字符串長度
INSTR 獲得子字符串在母字符串的起始位置
LEFT 取字符串左邊子串
RIGHT 取字符串右邊子串
ROUND 數值四捨五入取整
MOD 取餘
NOW 獲得當前時間的值
FORMAT 字符串格式化
DATEDIFF 獲得兩個時間的差值

互操作性和標準化

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供應商之間的SQL實現不兼容，不一定完全遵循標準。各種數據庫的SQL方言通常不可移植，特別是在日期時間語法、字符串連接、NULL、比較的大小寫敏感方面。只有PostgreSQL與Mimer SQL努力遵從標準。

標準化歷史

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SQL在1986年被ANSI標準化，1987年被ISO標準化。由ISO/IEC JTC 1, Information technology, Subcommittee SC 32, Data management and interchange（英語：ISO/IEC JTC 1/SC 32）維護。標準名稱通常為如下模式：ISO/IEC 9075-n:yyyy Part n: title。

年份 名字 別名 注釋
1986 SQL-86 SQL-87 ANSI首次標準化
1989 SQL-89 FIPS 127-1 小修改，增加了integrity constraint
1992 SQL-92 SQL2, FIPS 127-2 大修改，成為現代SQL的基礎
1999 SQL:1999（英語：SQL:1999） SQL3 增加了正則表達式匹配、遞歸查詢（傳遞閉包）、數據庫觸發器、過程式與控制流語句、非標量類型(arrays)、面向對象特性。在Java中嵌入SQL(SQL/OLB)及其逆(SQL/JRT)
2003 SQL:2003（英語：SQL:2003） 增加XML相關特性(SQL/XML)、window functions、標準化sequences、自動產生值的列。對SQL:1999的新特性重新描述其內涵。
2006 SQL:2006（英語：SQL:2006） 導入/導出XML數據與SQL數據庫。XQuery
2008 SQL:2008（英語：SQL:2008） 在cursor之外的ORDER BY語句。INSTEAD OF觸發器。TRUNCATE語句。FETCH子句
2011 SQL:2011（英語：SQL:2011） 增加時態數據(PERIOD FOR)。增強了window functions與FETCH子句
2016 SQL:2016（英語：SQL:2016） 增加行模式匹配、多態表函數、JSON。
2019 SQL:2019 增加了第15部分，多維數組（MDarray類型和運算符）。

當前標準

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該標準通常用以下模式表示：ISO/IEC 9075-n：yyyy 第n部分：標題，或者簡稱為ISO/IEC 9075。

ISO / IEC 9075補充了ISO / IEC 13249：SQL多媒體和應用程序包（SQL/MM），該程序包定義了基於SQL的接口和包，給諸如視頻，音頻和空間數據之類的廣泛的應用程序。感興趣的各方可以從ISO、IEC或ANSI購買SQL標準文檔。SQL：2008的草稿可作為zip存檔免費獲得。

SQL標準剖析

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SQL標準包含10部分：

  • ISO/IEC 9075-1:2016 Part 1: Framework (SQL/Framework). 提供邏輯概念
  • ISO/IEC 9075-2:2016 Part 2: Foundation (SQL/Foundation). 包含語言的主要內容，強制與可選特性。
  • ISO/IEC 9075-3:2016 Part 3: Call-Level Interface (SQL/CLI). 定義了接口成分(structures, procedures, variable bindings) 用於編寫能執行SQL的應用程序的語言：Ada，C/C++，COBOL，Fortran，MUMPS，Pascal，PL/I。對於Java語言見標準第10部分。ODBC是一個著名的SQL/CLI的超集。這部分標準主要包含強制的特性。
  • ISO/IEC 9075-4:2016 Part 4: Persistent stored modules (SQL/PSM)。SQL的過程式擴展，包括控制流、條件處理、語句條件signals與resignals、cursors、本地變量、表達式賦值到變量與參數。此外，SQL/PSM形式化聲明與維護了持續性（persistent）數據庫語言例程（例如存儲過程）。這部分標準主要包含可選的特性。
  • Part-6（頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）: Support for JavaScript Object Notation (JSON). 2017年首次集成JSON數據類型到SQL標準。
  • ISO/IEC 9075-9:2016 Part 9: Management of External Data (SQL/MED). 這部分標準主要包含可選的特性。
  • ISO/IEC 9075-10:2016 Part 10: Object language bindings (SQL/OLB)。定義了SQLJ，SQL嵌入到Java，保證了SQLJ應用程序二進制可移植。這部分標準主要包含可選的特性。
  • ISO/IEC 9075-11:2016 Part 11: Information and definition schemas (SQL/Schemata). 定義了Information Schema與Definition Schema，提供了常用工具集使得SQL數據庫與對象自描述。這些工具包括SQL object identifier、structure與integrity constraints、security與authorization specifications, features與packages。這部分標準主要包含強制與可選的特性。
  • ISO/IEC 9075-13:2016 Part 13: SQL Routines and types using the Java TM programming language (SQL/JRT). SQL應用程序調用靜態方法作為子程序的能力('Java-in-the-database')；Java類作為SQL結構化用戶定義類型。這部分標準主要包含可選的特性。
  • ISO/IEC 9075-14:2016 Part 14: XML-Related Specifications (SQL/XML). 這部分標準主要包含可選的特性。
  • ISO/IEC 9075-15:2019 Part 15: 多維數組(SQL/MDA)。 它為SQL指定了多維數組類型（MDarray），以及對MDarray，MDarray切片，MDarray單元和相關功能的操作。 標準的這一部分僅包含可選功能。

ISO / IEC標準的擴展

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ISO/IEC 9075被ISO/IEC 13249: SQL Multimedia and Application Packages (SQL/MM)補充。後者定義了基於SQL的音視頻、空間數據的界面與包。包括：

  • ISO/IEC 13249-1:2016 Part 1: Framework
  • ISO/IEC 13249-2:2003 Part 2: Full-Text
  • ISO/IEC 13249-3:2016 Part 3: Spatial
  • ISO/IEC 13249-5:2003 Part 5: Still image
  • ISO/IEC 13249-6:2006 Part 6: Data mining
  • ISO/IEC 13249-7:2013 Part 7: History
  • ISO/IEC 13249-8:xxxx Part 8: Metadata Registry Access MRA (work in progress)

以SQL為基礎的其他延伸語言

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微軟MS SQL-Server，以及Sybase Adaptive Server（英語：Sybase Adaptive Server）系列資料庫所用的SQL
Oracle 資料庫所使用的SQL

安全問題

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主條目：SQL注入攻擊和參數化查詢

由於SQL指令在部份進階使用時，語法會依照特定條件來變換，而且若是表格中的欄位過多時，許多開發人員都會習慣以字串組立的方式建立SQL指令，而且又使用系統管理員級的帳戶連到資料庫，因此讓駭客有機會利用SQL的組立方式進行攻擊，像是在指令中添加部份刺探性或破壞性的指令（例如DROP TABLE、DROP DATABASE或是DELETE * FROM myTable等具破壞性的指令），讓資料庫的資料或實體伺服器被破壞，導致服務中斷或是系統癱瘓等後果，或是以邏輯的漏洞，在密碼欄寫入特殊字串(例如' or '1'='1)，讓該字串形成的邏輯判斷永遠為真，或直接取得非查詢條件的資料，而不需要知道密碼，以達成非法登入系統的目的，此種攻擊手法稱為SQL注入（SQL injection）。

目前實務上較有效的防禦方法，就是全面改用參數化查詢。

參考文獻

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  1. ^ SQL:2023 is out. 2023年6月1日 [2023年6月26日]. 
  2. ^ Paul, Ryan. A guided tour of the Microsoft Command Shell. Ars Technica. [10 April 2011]. （原始內容存檔於2018-12-25）. 
  3. ^ Media Type registration for application/sql. Internet Assigned Numbers Authority. 10 April 2013 [10 April 2013]. （原始內容存檔於2018-01-24）. 
  4. ^ The application/sql Media Type, RFC 6922. Internet Engineering Task Force: 3. April 2013 [10 April 2013]. （原始內容存檔於2016-10-18）. 
  5. ^ Beaulieu, Alan. Mary E Treseler , 編. Learning SQL 2nd. Sebastapol, CA, USA: O'Reilly. April 2009. ISBN 978-0-596-52083-0. 
  6. ^ SQL, n.. Oxford English Dictionary. Oxford University Press. [2014-11-27]. 
  7. ^ Encyclopedia Britannica. SQL. [2013-04-02]. （原始內容存檔於2018-12-25）. 
  8. ^ From Oxford Dictionaries: "Definition of SQL - abbreviation, Structured Query Language, an international standard for database manipulation." Oxford Dictionaries. SQL. [2017-10-10]. （原始內容存檔於2016-08-03）. 
  9. ^ IBM. SQL Guide. [永久失效連結]
  10. ^ From Microsoft: "Structured Query Language, invented at IBM in the 1970s. It is more commonly known by its acronym, SQL .." Microsoft. Structured Query Language (SQL). [2017-10-10]. （原始內容存檔於2016-03-12）. 
  11. ^ Codd, Edgar F. A Relational Model of Data for Large Shared Data Banks. Communications of the ACM (Association for Computing Machinery). June 1970, 13 (6): 377–87 [2007-06-09]. doi:10.1145/362384.362685. （原始內容存檔於2007-06-12）. 
  12. ^ Chapple, Mike. SQL Fundamentals. Databases. About.com. [2009-01-28]. （原始內容存檔於2009-02-22）. 
  13. ^ Structured Query Language (SQL). International Business Machines. October 27, 2006 [2007-06-10]. 
  14. ^ ISO/IEC 9075-1:2008: Information technology – Database languages – SQL – Part 1: Framework (SQL/Framework). [2017-10-10]. （原始內容存檔於2012-02-03）. 
  15. ^ ANSI/ISO/IEC International Standard (IS). Database Language SQL—Part 2: Foundation (SQL/Foundation). 1999.

參見

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外部連結

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維基教科書中的相關電子教學：:en:SQL_Dialects_Reference
取自「https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=SQL&oldid=78921917」