【SQLite数据库实战演练】：从零基础到精通的完整攻略

# 1. SQLite数据库简介**

SQLite是一个轻量级、嵌入式的关系型数据库管理系统（RDBMS），以其紧凑的尺寸、快速的性能和跨平台兼容性而闻名。它广泛用于移动设备、嵌入式系统和桌面应用程序中，作为本地存储解决方案。

SQLite采用无服务器架构，这意味着它不需要单独的服务器进程。相反，它直接嵌入到应用程序中，作为库运行。这种方法消除了服务器管理的开销，并允许应用程序直接访问数据库文件。

SQLite使用SQL（结构化查询语言）作为其查询语言，这是一种标准化的语言，用于与关系型数据库进行交互。它支持大多数常见的SQL命令，包括SELECT、INSERT、UPDATE和DELETE，以及高级功能，如JOIN、GROUP BY和HAVING。

# 2. SQLite数据库操作基础

### 2.1 创建和连接数据库

**创建数据库**

CREATE DATABASE database_name;

**连接数据库**

CONNECT TO database_name;

### 2.2 CRUD（创建、读取、更新、删除）操作

**创建表**

CREATE TABLE table_name (
  column1 data_type,
  column2 data_type,
  ...
);

**插入数据**

INSERT INTO table_name (column1, column2, ...)
VALUES (value1, value2, ...);

**读取数据**

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

**更新数据**

UPDATE table_name
SET column1 = value1, column2 = value2, ...
WHERE condition;

**删除数据**

DELETE FROM table_name
WHERE condition;

### 2.3 数据类型和约束

**数据类型**

SQLite支持多种数据类型，包括：

- 整数（INTEGER）
- 浮点数（REAL）
- 文本（TEXT）
- BLOB（二进制大对象）
- 日期和时间（DATETIME）

**约束**

约束用于限制表中数据的有效性，包括：

- **主键（PRIMARY KEY）：**唯一标识表中每条记录的列。
- **非空（NOT NULL）：**不允许列为空值。
- **唯一（UNIQUE）：**确保列中的值是唯一的。
- **外键（FOREIGN KEY）：**将一个表中的列与另一个表中的列关联。

**示例**

CREATE TABLE customers (
  id INTEGER PRIMARY KEY,
  name TEXT NOT NULL,
  email TEXT UNIQUE,
  phone_number TEXT,
  FOREIGN KEY (phone_number) REFERENCES phone_numbers (number)
);

# 3. SQLite数据库高级操作

### 3.1 索引和优化

**索引**

索引是一种数据结构，用于快速查找数据库中的记录。它通过创建指向表中特定列的指针来工作。当查询涉及到该列时，数据库引擎可以使用索引来快速定位匹配的记录，而无需扫描整个表。

**创建索引**

使用 `CREATE INDEX` 语句创建索引：

CREATE INDEX index_name ON table_name (column_name);

例如，创建一个名为 `idx_name` 的索引，用于表 `customers` 中的 `name` 列：

CREATE INDEX idx_name ON customers (name);

**优化索引**

索引可以显著提高查询性能，但如果使用不当，也会降低性能。以下是一些优化索引的技巧：

- **仅为经常查询的列创建索引。**
- **避免创建不必要的索引。**
- **使用唯一索引来确保数据的唯一性。**
- **使用覆盖索引来避免访问表。**
- **定期重建索引以保持其效率。**

### 3.2 事务和并发控制

**事务**

事务是一组原子操作，要么全部成功，要么全部失败。它保证了数据库数据的完整性和一致性。

**开始事务**

使用 `BEGIN` 语句开始事务：

BEGIN TRANSACTION;

**提交事务**

使用 `COMMIT` 语句提交事务，将更改永久保存到数据库中：

COMMIT;

**回滚事务**

使用 `ROLLBACK` 语句回滚事务，丢弃所有未提交的更改：

ROLLBACK;

**并发控制**

并发控制机制确保多个用户可以同时访问数据库而不会产生冲突。SQLite 使用以下机制：

- **锁：** 锁定数据库对象以防止其他用户修改它们。
- **MVCC（多版本并发控制）：** 允许多个用户同时读取同一行数据，而不会相互干扰。

### 3.3 视图和触发器

**视图**

视图是虚拟表，它从一个或多个表中派生数据。它允许用户以不同的方式查看数据，而无需修改基础表。

**创建视图**

使用 `CREATE VIEW` 语句创建视图：

CREATE VIEW view_name AS
SELECT column1, column2, ...
FROM table1
WHERE condition;

例如，创建一个名为 `active_customers` 的视图，显示所有活动客户：

CREATE VIEW active_customers AS
SELECT *
FROM customers
WHERE status = 'active';

**触发器**

触发器是在特定事件（例如插入、更新或删除）发生时自动执行的代码块。它们用于强制执行业务规则或执行其他操作。

**创建触发器**

使用 `CREATE TRIGGER` 语句创建触发器：

CREATE TRIGGER trigger_name
ON table_name
FOR INSERT|UPDATE|DELETE
AS
BEGIN
  -- 触发器代码
END;

例如，创建一个名为 `log_changes` 的触发器，用于记录对 `customers` 表的更改：

CREATE TRIGGER log_changes
ON customers
FOR INSERT|UPDATE|DELETE
AS
BEGIN
  INSERT INTO change_log (table_name, operation, old_data, new_data)
  VALUES ('customers', NEW.operation, OLD.data, NEW.data);
END;

# 4. SQLite数据库实战应用

### 4.1 数据管理系统（CRM）

SQLite数据库在数据管理系统（CRM）中得到了广泛的应用。CRM系统需要存储和管理大量客户信息，包括个人资料、联系方式、销售记录等。SQLite数据库的轻量级和高性能使其成为CRM系统的一个理想选择。

#### 4.1.1 创建客户表

CREATE TABLE customers (
  id INTEGER PRIMARY KEY,
  name TEXT NOT NULL,
  email TEXT UNIQUE,
  phone TEXT,
  address TEXT
);

- **id**: 客户ID，主键，自增。
- **name**: 客户姓名，非空。
- **email**: 客户电子邮件，唯一约束。
- **phone**: 客户电话号码。
- **address**: 客户地址。

#### 4.1.2 插入客户数据

INSERT INTO customers (name, email, phone, address)
VALUES ('John Doe', 'john.doe@example.com', '555-123-4567', '123 Main Street');

#### 4.1.3 查询客户信息

SELECT * FROM customers WHERE name = 'John Doe';

### 4.2 库存管理系统

SQLite数据库也可用于构建库存管理系统。库存管理系统需要跟踪产品信息、库存数量、订单和发货等数据。SQLite数据库的可靠性和可扩展性使其成为库存管理系统的可靠选择。

#### 4.2.1 创建产品表

CREATE TABLE products (
  id INTEGER PRIMARY KEY,
  name TEXT NOT NULL,
  description TEXT,
  price REAL,
  quantity INTEGER
);

- **id**: 产品ID，主键，自增。
- **name**: 产品名称，非空。
- **description**: 产品描述。
- **price**: 产品价格。
- **quantity**: 产品库存数量。

#### 4.2.2 插入产品数据

INSERT INTO products (name, description, price, quantity)
VALUES ('Apple iPhone 13', 'Latest iPhone with advanced features', 999.99, 50);

#### 4.2.3 查询库存信息

SELECT * FROM products WHERE quantity < 10;

### 4.3 数据分析和可视化

SQLite数据库还可用于数据分析和可视化。SQLite数据库的内置函数和聚合函数可以轻松地执行数据分析任务，如计算平均值、求和和分组。

#### 4.3.1 计算销售总额

SELECT SUM(price) FROM sales;

#### 4.3.2 分组销售数据

SELECT product_id, SUM(quantity) AS total_sales
FROM sales
GROUP BY product_id;

#### 4.3.3 创建图表

SQLite数据库的数据分析结果可以轻松地导出到图表工具中进行可视化。这有助于识别趋势、模式和异常值。

# 5.1 扩展函数和聚合函数

SQLite 支持通过扩展函数和聚合函数来扩展其功能。扩展函数允许用户定义自己的函数，而聚合函数允许对一组值执行聚合操作。

### 扩展函数

扩展函数使用 `CREATE FUNCTION` 语句创建，语法如下：

CREATE FUNCTION function_name(args) AS body

其中：

* `function_name` 是扩展函数的名称。
* `args` 是扩展函数的参数列表，每个参数都有一个类型。
* `body` 是扩展函数的实现，它可以是 SQL 语句或其他代码。

例如，创建一个将字符串转换为大写的扩展函数：

CREATE FUNCTION UPPER(text) AS
  UPPER(text)

### 聚合函数

聚合函数使用 `CREATE AGGREGATE` 语句创建，语法如下：

CREATE AGGREGATE aggregate_name(args) AS body

其中：

* `aggregate_name` 是聚合函数的名称。
* `args` 是聚合函数的参数列表，每个参数都有一个类型。
* `body` 是聚合函数的实现，它可以是 SQL 语句或其他代码。

例如，创建一个计算一组数字平均值的聚合函数：

CREATE AGGREGATE AVERAGE(num) AS
  SUM(num) / COUNT(num)

### 使用扩展函数和聚合函数

扩展函数和聚合函数可以在 SQL 查询中像普通函数一样使用。例如：

SELECT UPPER('Hello World');  -- 使用扩展函数 UPPER
SELECT AVERAGE(salary) FROM employees;  -- 使用聚合函数 AVERAGE