PostgreSQL 是一個關連式資料庫管理系統（RDBMS）。這表示它是一個管理關連性質資料的系統。關連性，基本上在數學裡是以資料表（table）的形式來表現的。今天，以資料表為形式儲存資料是很常見的事，它是很自然的表現，但也有很多其他組識資料庫的方式。在 Unix-like 的作業系統中，檔案和目錄是一個階層式資料庫的案例。更先進的發展是採用物件導向式的資料庫。

每一個資料表是很多資料列（row）的集合。而每一個資料列則以許多相同集合的欄位（column）所組成。每一個欄位都被指定了特定的資料型別。每一個資料列中欄位的次序是固定的。很重要且必須記得的是，SQL 並不保證資料列在資料表中的次序（雖然他們可以在顯示的時候被明確表現）。

一個資料庫中集合了許多資料表，而很多的資料庫則被一個 PostgreSQL 服務所管理，形成一個資料庫叢集。

本章適合初學資料庫的朋友閱讀，以簡單的語法範例，實際操作以瞭解資料庫的運作方式。事實上，更複雜的資料庫行為，也不脫這個基本的操作模式。

如同其他的關連式資料庫產品，PostgreSQL 也支援彙總查詢的功能。彙總查詢指的是能夠把多個資料列的資料經過計算，產生單一結果的功能。舉例來說， count、sum、avg（平均值）、max（最大值）、min（最小值）都是彙總查詢的函式。

這裡的例子，我們可以得到所有低溫中的最大值：

SELECT max(temp_lo) FROM weather;

 max
-----
  46
(1 row)

如果我們想要知道，這個數值是發生在哪一個城市？也許可以試試：

SELECT city FROM weather WHERE temp_lo = max(temp_lo);   

WRONG

不過，這行不通，因為 max 不能使用在 WHERE 條件式當中。（會有這樣的限制，是因為 WHERE 條件式目的是要判斷有哪些資料列的資料應該被彙總計算，所以很明顯地，這件事必須要在彙整計算前發生，這就產生了矛盾。）所以，像本例的查詢一般會使用子查詢（subquery）來取得適當的結果：

SELECT city FROM weather
    WHERE temp_lo = (SELECT max(temp_lo) FROM weather);

     city
---------------
 San Francisco
(1 row)

這樣就對了，因為子查詢是一個獨立的查詢，它可以獨立進行彙總查詢，有別於括號以外的查詢語句。

彙總查詢和 GROUP BY 一起使用會很方便的。舉例來說，我們可以得到每個城市所觀測到的最高氣溫：

SELECT city, max(temp_lo)
    FROM weather
    GROUP BY city;

     city      | max
---------------+-----
 Hayward       |  37
 San Francisco |  46
(2 rows)

這個查詢對每個城市都輸出一列的結果。每一個彙總的結果，將整個資料表，以關連到的城市進行計算。 而我們可以進一步過濾資料內容，使用 HAVING：

SELECT city, max(temp_lo)
    FROM weather
    GROUP BY city
    HAVING max(temp_lo) < 40;

  city   | max
---------+-----
 Hayward |  37
(1 row)

如果限制所有 temp_lo 的數值必須要小於 40 （WHERE temp_lo < 40）的話，也可能得到相同的結果。 最後，如果我們只關心以＂S＂開頭的城市的話，可以這樣做：

SELECT city, max(temp_lo)
    FROM weather
    WHERE city LIKE 'S%'            -- (1)
    GROUP BY city
    HAVING max(temp_lo) < 40;

1. LIKE 運算子進行特徵比對運算，這將會在 9.7. 特徵比對中進一步說明。

這裡很重要的是，瞭解 SQL 中 WHERE 和 HAVING 之間的行為。其根本上的差異是：WHERE 會在合併和彙總計算之前進行選擇資料的動作（也就是它控制著，哪些資料需要被彙總計算）；而 HAVING 是在合併及彙整計算之後，才進行過濾資料的動作。所以，在 WHERE 條件式當中，絕不可以使用彙整運算式；另一方面，HAVING 條件式總是使用彙整運算式。（嚴格來說，你也可以不在 HAVING 條件式中使用彙整運算式，但很少人這樣使用，通常就會改寫到 WHERE 條式件當中，那會更有效率。）

在先前的例子當中，我們可以把城市名稱的限制放在 WHERE 條件式之中，因為它不需要彙總。這將會比放在 HAVING 條件式中更有效率，因為這樣可以避免合併及彙整運算整個表格，不用浪費時間在本來就會被過濾掉的資料上。

在這一章之中，提供了一個如何使用 SQL 進行簡易操作的大致概念。這裡主要讓你有基本的認識，但無法提供 SQL 完整且巨細靡遺的說明。許多書籍詳細介紹了 SQL，例如「Understanding the New SQL. A complete quide.」及「A Guide to the SQL Standard. A user's guid to the standard database language SQL.」。你應該瞭解的是，一些 PostgreSQL 語法來自於標準 SQL 的延伸。

在下面的例子當中，我們假設你已經建立了一個資料庫 mydb，如同前面章節所述，你也能夠使用 psql 了。

這些例子也放在 PostgreSQL 的原始碼之中，你可以在目錄 src/tutorial/ 下找到他們。（PostgreSQL的可執行套件可能未包含這些檔案）想要使用這些檔案的話，首先請切換到該目錄之下，然後執行 make：

$ cd ..../src/tutorial
$ make

這將會建立編譯 C 語言的程序，包含了使用者自訶的函式及型別。接下來，進行下列動作，以開始這個導覽：

$ cd ..../tutorial
$ psql -s mydb
...

mydb=> \i basics.sql

\i 指令會去指定的檔案讀取內容，並且執行。而在 psql 的 -s 選項則可以使用單步模式執行，也就是在每一個與伺服器互動的指令之後暫停。這個指令被使用在本節的檔案 basics.sql 之中。

到目前為止，我們的一個查詢都只涉及到一個資料表。其實可以在同一個查詢中，同時查詢多個資料表，或者在同一個資料表之中同時處理多個資料列的資料。在一個查詢之中，涉及到同一個或多個不同的資料表中的資料，稱作為交叉查詢（join）。舉個例子來說，你希望同時列出天氣和城市位置的資料。要完成這項工作，我們需要關連資料表 weather 中的 city 欄位與表格 cities 中的 name 欄位，然後回傳符合條件的資料。

注意

這只是一個概念式的模形，交叉查詢（join）會以更有效率的方式運行，並非真正需要比較每一種組合是否符合條件，不過這些過程對於使用者而言並不會產生操作或結果上的差異。

下列查詢會產生交叉查詢的結果：

在這個結果中可以觀察到兩件事情：

• 不會有關於 Hayward 的結果出現。這是因為在資料表 cities 中未有 Hayward 的資料，所以交叉查詢會忽略資料表 weather 中未能關連的資料。關於這點，我們很快就會有解決辦法。

• 有兩個欄位顯示了城市的名稱。這樣是正確的，因為來自於資料表 weather 和 cities 的欄位被串連起來了。實務上，這樣的結果並不令人滿意，所以也許你可以明確地指出輸出的欄位，取代「 * 」的使用：

練習：試試看，當 WHERE 表示式被省略的話，查詢語句的意義會怎麼樣？

因為所有的欄位都使用不同的名稱，所以解譯器會自動發現他們所屬的資料表為何。如果在兩個資料表之中，存在有相同名稱的欄位時，你最好明確指出確定的欄位，如下所示：

多數開發者認為，在交叉查詢中，明確指出確定的欄位名稱，是良好的撰寫習慣。這樣查詢就不會因為有相同的欄位名稱而產生錯誤。而相同名稱的欄位可能是開發後續才加入的，未指明的話，就可能造成意外的結果。

交叉查詢也可以寫成如下的另一種形式：

這種語法並不如上述的常見，但我們會在這裡說明，以幫助你在後續章節的學習。

現在我們要回到前面的問題，把 Hayward 的資料放在輸出的結果之中。我們要在查詢中做的是，掃描資料表 weather，找到有所關連的每一列資料；沒有關連到的資料列，我們要填上「空值」（null）在資料表 cities 相對的欄位之中。這樣的查詢我們稱作「外部交叉查詢」（outer join）。（先前的交叉查詢為「內部交叉查詢」（inner join））。這樣的查詢指令如下所示：

這種查詢稱作為「左側外部查詢」（left outer join），因為這個交叉查詢，放在左側的資料表中的資料列，一定會在結果中至少出現一次，而右側的資料表中，則只有輸出有關連到左側資料表的資料列。當左側資料表的資料列，並沒有在右側資料表中被關連到時，屬於右側資料表的欄位就會被填上空值輸出。

練習：也有「右側外部交叉查詢」（right outer join）和「完全外部交叉查詢」（full outer join），試著找出他們都做了些什麼。

我們也可以對同一個資料表做交叉查詢，稱作為「自我交叉查詢」（self join）。接下來的範例，假設我們希望找到所有氣溫範圍的天氣資料。所以我們需要讓 temp_lo 及 temp_hi 兩個欄位，和其他的 temp_lo 及 temp_high 相比較。我們可以用下列的查詢來符合需求：

這裡我們重新命名了資料表 weather 為 W1 及 W2，以在交叉查詢中區分左側及右側。你也可以在其他查詢中使用這個技巧，以節省輸入的複雜度，例如：

你將會在後續內容中，不斷練習到這樣的使用方式。

你可以創建一個新的資料表，為它取一個名字，並且宣告所有的欄位名稱與其資料型別：

CREATE TABLE weather (
    city            varchar(80),
    temp_lo         int,           -- low temperature
    temp_hi         int,           -- high temperature
    prcp            real,          -- precipitation
    date            date
);

你可以把上述內容在 psql 中輸入，包含換行字元不會影響判讀。psql 是以分號作為指令結束的判定。

空白（包含「空白」、「定位符號」和「換行符號」）都可以自由使用在 SQL 指令當中。這表示你可以將指令以不同的形式排版，甚至全部寫都在一行也沒問題。使用破折號，連續2個（＂--＂），表示緊接的內容只是註解，直到該行結束為止。PostgreSQL 是不分大小寫字母的，包括各類關鍵字和描述語，除非是使用雙引號括起來的文字。（更精確地說，沒有被雙引號括起來的識別字，都會轉為小寫字母進行識別）

varchar(80) 表示指定一個資料型別，它可以儲放任意 80 個字元以內的字串。int 是一般認知的整數型別。real 表示資料是單精確度的浮點數。date 顧名思義，就是日期時間型別。（本例中欄位名稱和型別都使用 date，這可能是方便，也可能是困擾，端看你如何使用。）

PostgreSQL 支援標準的資料型別 int, smallint, real, double precision, char(N), varchar(N), date, time, timestamp, interval，也支援了複合型的地理資料型別。PostgreSQL 可以自訂組合任意數量的資料型別。語法上，資料型別名稱並不是保留關鍵字的範圍，除非特定的標準 SQL 支援需求之外。

第二個例子用來儲存城市及其所在的地理位置：

CREATE TABLE cities (
    name            varchar(80),
    location        point
);

point 型別是一個 PostgreSQL專屬資料型別的範例。

最後，應該被點出來的是，如果你不再需要一個表格，或者想要重新以別的方式創建它，那麼你可以以下列的指令來移除它：

DROP TABLE tablename;

你可以使用 UPDATE 指令以列為單位來更新資料。假設你發現氣溫的數值測量在 11 月 28 日之後都多了 2 度。你可以以下列語法來修正這些資料：

查看一下這些更新後的資料：

INSERT 指令被用來將資料以資料列（row）的形式，新增至資料表（table）之中：

INSERT INTO weather VALUES ('San Francisco', 46, 50, 0.25, '1994-11-27');

注意，所有的資料型別都有明確的輸入格式。只要不是簡單的數值內容，都必須要以單引號（'）括住，如同在本例中的形式。日期時間型別（date type）的資料內容就比較有彈性，但在這個導覽之中，我們仍然使用較固定的格式來表現。

地理資訊型別（point type）需要有座標組作為輸入，如下所示：

INSERT INTO cities VALUES ('San Francisco', '(-194.0, 53.0)');

到目前為止，語法的使用需要你依照欄位宣告的次序擺放，而另一種語法可以允許你明確地指定資料相對應的欄位：

INSERT INTO weather (city, temp_lo, temp_hi, prcp, date)
    VALUES ('San Francisco', 43, 57, 0.0, '1994-11-29');

你可以將欄位以不同的次序擺放，甚或略去某些欄位，例如，precipitation 欄位（prcp）內容未知：

INSERT INTO weather (date, city, temp_hi, temp_lo)
    VALUES ('1994-11-29', 'Hayward', 54, 37);

許多開發者會認為，在撰寫習慣上，明確指定欄位是比較好的方式。

請執行下列的指令，你將會擁有後續章節所需要的範例資料。

你可能需要使用 COPY 這個指令從文字檔案來載入大量的資料。這個指令會比 INSERT 要快上許多，因為 COPY 指令的設計就是為了大量資料輸入而產生的。它少了一些彈性，但提供了效率上的最佳表現。使用範例如下所示：

COPY weather FROM '/home/user/weather.txt';

資料來源的檔案必須存在於後端的伺服器之中，並且可被 PostgreSQL 使用者（postgres）所存取，注意不是用戶端的主機，因為後端伺服器的服務需要直接讀取該檔案。你可以取得更多詳細說明，在 COPY 指令的說明頁面。

要從資料表（table）中取出資料，稱作資料表的查詢。要進行這個行為，你需要 SQL 中的 SELECT 指令。這個指令由幾個部份所組成，回傳列表（select list，想要回傳的欄位）、資料表列表（資料來源的資料表）、選擇性的條件定義（指定一些限制條件）。舉個例子來說，要取得資料表 weather 中所有的資料的話，請輸入：

SELECT * FROM weather;

這裡的星號 * 表示「所有欄位」。下列的指令會回傳相同的結果。

SELECT city, temp_lo, temp_hi, prcp, date FROM weather;

其輸出結果將會如下所示：

     city      | temp_lo | temp_hi | prcp |    date
---------------+---------+---------+------+------------
 San Francisco |      46 |      50 | 0.25 | 1994-11-27
 San Francisco |      43 |      57 |    0 | 1994-11-29
 Hayward       |      37 |      54 |      | 1994-11-29
(3 rows)

你可以在回傳列表中撰寫一些運算表示式，而不只是簡單的欄位引用。舉例來說，你可以輸入：

SELECT city, (temp_hi+temp_lo)/2 AS temp_avg, date FROM weather;

這應該會產生這樣的結果：

     city      | temp_avg |    date
---------------+----------+------------
 San Francisco |       48 | 1994-11-27
 San Francisco |       50 | 1994-11-29
 Hayward       |       45 | 1994-11-29
(3 rows)

注意，「AS」被用來重新命名輸出的欄位。（選用）

查詢語句可以加上「WHERE」來設定限制條件，以指定哪些列才需要被回傳。WHERE 的內容是一個布林（truth value）表示式，而只有在其運算值為真（true）時，該列才會被回傳。一般的布林運算子（AND, OR, NOT）都是被允許出現在表示式中的。舉例來說，下列的指令將會回傳 San Francisco 在雨天的天氣數值：

SELECT * FROM weather
    WHERE city = 'San Francisco' AND prcp > 0.0;

結果：

     city      | temp_lo | temp_hi | prcp |    date
---------------+---------+---------+------+------------
 San Francisco |      46 |      50 | 0.25 | 1994-11-27
(1 row)

你可以將結果進行排序：

SELECT * FROM weather
    ORDER BY city;

     city      | temp_lo | temp_hi | prcp |    date
---------------+---------+---------+------+------------
 Hayward       |      37 |      54 |      | 1994-11-29
 San Francisco |      43 |      57 |    0 | 1994-11-29
 San Francisco |      46 |      50 | 0.25 | 1994-11-27

在這個例子之中，其次序並沒有完全地被指定，所以你可能會得到 San Francisco 的列以另一種次序呈現。而你如果以下列指令查詢的話，那你就會得到如上但固定的結果：

SELECT * FROM weather
    ORDER BY city, temp_lo;

你可以在查詢時去除重覆的列：

SELECT DISTINCT city
    FROM weather;

     city
---------------
 Hayward
 San Francisco
(2 rows)

再一次，其結果的次序可能每次都不同，你可以同時使用 DISTINCT 及 ORDER BY 來確保能得到一致性的查詢結果：

SELECT DISTINCT city
    FROM weather
    ORDER BY city;

要把某些資料列從資料表中移除，就使用 DELETE 這個指令。假設你對於 Hayward 這個城市的天氣不再感興趣了，那麼你可以執行下列指令，來刪除資料表中的這些資料：

所有關於 Hayward 的資料都被刪除了。

這個指令有一個應該要特別注意的情況：

沒有任何限制的條件，DELETE 將會刪去所有該資料表中的資料，使成為空的資料表。資料庫系統並不會在這個動作執行前和你確認！