PostgreSQL 入门学习教程，从入门到精通，PostgreSQL 16 语法知识点与案例详解(1）

PostgreSQL 16 语法知识点与案例详解

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一、数据库基础

1. 什么是数据库？

数据库（Database）是结构化数据的集合，用于高效存储、检索和管理数据。PostgreSQL 是一个功能强大的开源关系型数据库管理系统（RDBMS）。

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2. 表（Table）

表是数据库中存储数据的基本结构，由行（记录）和列（字段）组成。

✅ 语法：创建表

CREATE TABLE table_name (
    column1 datatype constraints,
    column2 datatype constraints,
    ...
);

📌 案例：创建学生表

-- 创建一个名为 students 的表
CREATE TABLE students (
    id SERIAL PRIMARY KEY,      -- SERIAL 自动递增，PRIMARY KEY 主键约束
    name VARCHAR(50) NOT NULL,  -- 姓名，最大50字符，不允许为空
    age INT CHECK (age >= 0),   -- 年龄，整数，必须大于等于0
    email VARCHAR(100) UNIQUE,  -- 邮箱，唯一值
    created_at TIMESTAMP DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP  -- 创建时间，默认当前时间
);

-- 注释：
-- SERIAL 是 PostgreSQL 特有的自增整数类型
-- PRIMARY KEY 唯一标识每一行
-- NOT NULL 不允许为空
-- CHECK 约束数据范围
-- UNIQUE 不允许重复
-- DEFAULT 设置默认值

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3. 数据类型

PostgreSQL 支持丰富的数据类型：

类型	说明	示例
SERIAL	自增整数	id SERIAL
VARCHAR(n)	可变长度字符串	name VARCHAR(50)
INT	整数	age INT
TEXT	长文本	description TEXT
BOOLEAN	布尔值	is_active BOOLEAN
DATE	日期	birth_date DATE
TIMESTAMP	日期+时间	created_at TIMESTAMP
NUMERIC(p,s)	精确小数	price NUMERIC(10,2)

📌 案例：创建商品表（包含多种数据类型）

CREATE TABLE products (
    product_id SERIAL PRIMARY KEY,
    product_name VARCHAR(100) NOT NULL,
    price NUMERIC(10, 2) CHECK (price > 0),  -- 价格，保留2位小数，必须大于0
    is_available BOOLEAN DEFAULT TRUE,        -- 是否上架，默认为真
    description TEXT,                         -- 商品描述，长文本
    release_date DATE,                        -- 发布日期
    last_updated TIMESTAMP DEFAULT NOW()      -- 最后更新时间
);

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4. 主键（Primary Key）

主键用于唯一标识表中的每一行，不能为 NULL，且必须唯一。

✅ 语法：定义主键

-- 在列定义时指定
column_name datatype PRIMARY KEY

-- 或在表级指定（支持复合主键）
PRIMARY KEY (col1, col2)

📌 案例：订单明细表（复合主键）

CREATE TABLE order_items (
    order_id INT NOT NULL,
    product_id INT NOT NULL,
    quantity INT CHECK (quantity > 0),
    PRIMARY KEY (order_id, product_id)  -- 复合主键：一个订单中同一商品只能出现一次
);

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二、SQL语言基础

1. 插入数据（INSERT）

INSERT INTO table_name (col1, col2, ...) VALUES (val1, val2, ...);

📌 案例：

-- 插入学生数据
INSERT INTO students (name, age, email)
VALUES ('张三', 20, 'zhangsan@example.com');

-- 插入多条数据
INSERT INTO students (name, age, email) VALUES
('李四', 22, 'lisi@example.com'),
('王五', 19, 'wangwu@example.com');

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2. 查询数据（SELECT）

SELECT column1, column2 FROM table_name WHERE condition;

📌 案例：

-- 查询所有学生
SELECT * FROM students;

-- 查询特定列
SELECT name, age FROM students;

-- 带条件查询
SELECT name, email FROM students WHERE age >= 20;

-- 排序
SELECT * FROM students ORDER BY age DESC;

-- 限制结果数量
SELECT * FROM students LIMIT 3;

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3. 更新数据（UPDATE）

UPDATE table_name SET column1 = value1 WHERE condition;

📌 案例：

-- 更新张三的邮箱
UPDATE students
SET email = 'zhangsan_new@example.com'
WHERE name = '张三';

-- 更新多个字段
UPDATE students
SET age = age + 1,  -- 年龄+1
    last_updated = NOW()  -- 更新时间
WHERE id = 1;

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4. 删除数据（DELETE）

DELETE FROM table_name WHERE condition;

📌 案例：

-- 删除年龄小于18的学生
DELETE FROM students WHERE age < 18;

-- ⚠️ 删除所有数据（慎用！）
DELETE FROM students;
-- 更安全的方式是使用 TRUNCATE（重置自增ID）
TRUNCATE TABLE students RESTART IDENTITY;

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三、PostgreSQL 特性与优势

1. 客户机-服务器架构

PostgreSQL 采用 C/S 架构，客户端通过网络连接服务器进行数据操作。

# 命令行连接示例（需安装 psql）
psql -h localhost -U postgres -d mydb

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2. 开源优势

• 免费使用，无商业限制
• 社区活跃，持续更新
• 支持扩展（如 PostGIS、JSONB、全文搜索等）

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3. PostgreSQL 特色语法

✅ 返回插入/更新的值（RETURNING）

-- 插入后返回自动生成的ID
INSERT INTO students (name, age, email)
VALUES ('赵六', 25, 'zhaoliu@example.com')
RETURNING id, name;

-- 更新后返回旧值或新值
UPDATE students
SET age = 30
WHERE name = '赵六'
RETURNING *;  -- 返回更新后的整行

✅ 使用 WITH（CTE，公共表表达式）

-- 查询年龄大于平均年龄的学生
WITH avg_age AS (
    SELECT AVG(age) as avg_val FROM students
)
SELECT name, age
FROM students, avg_age
WHERE students.age > avg_age.avg_val;

✅ JSONB 数据类型（PostgreSQL 特色）

CREATE TABLE user_profiles (
    id SERIAL PRIMARY KEY,
    user_id INT UNIQUE,
    profile JSONB  -- 存储灵活的JSON结构
);

-- 插入JSON数据
INSERT INTO user_profiles (user_id, profile)
VALUES (1, '{"name": "Alice", "hobbies": ["reading", "swimming"], "active": true}');

-- 查询JSON字段
SELECT profile->>'name' AS username
FROM user_profiles
WHERE profile->>'name' = 'Alice';

-- 查询数组元素
SELECT *
FROM user_profiles
WHERE profile->'hobbies' ? 'reading';  -- 是否包含 "reading"

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四、数据库访问技术

1. 使用 psql 命令行工具

# 登录
psql -U postgres -d mydb

# 常用命令
\l          -- 列出所有数据库
\c mydb     -- 切换数据库
\dt         -- 列出当前数据库所有表
\d students -- 查看表结构
\q          -- 退出

2. 使用图形化工具（如 pgAdmin、DBeaver）

略 ------ 可视化操作，适合初学者。

3. 编程语言连接（Python + psycopg2 示例）

import psycopg2

# 连接数据库
conn = psycopg2.connect(
    host="localhost",
    database="mydb",
    user="postgres",
    password="yourpassword"
)

cur = conn.cursor()

# 执行查询
cur.execute("SELECT name, age FROM students WHERE age > %s", (20,))
rows = cur.fetchall()

for row in rows:
    print(f"姓名: {row[0]}, 年龄: {row[1]}")

cur.close()
conn.close()

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五、综合性实战案例

🎯 案例：图书管理系统

步骤1：创建数据库和表

-- 创建数据库（在 psql 中执行）
CREATE DATABASE library;

-- 切换数据库
\c library

-- 创建作者表
CREATE TABLE authors (
    author_id SERIAL PRIMARY KEY,
    name VARCHAR(100) NOT NULL,
    birth_year INT,
    country VARCHAR(50)
);

-- 创建图书表
CREATE TABLE books (
    book_id SERIAL PRIMARY KEY,
    title VARCHAR(200) NOT NULL,
    author_id INT REFERENCES authors(author_id) ON DELETE CASCADE,  -- 外键
    publish_year INT,
    isbn VARCHAR(13) UNIQUE,
    price NUMERIC(8,2),
    in_stock BOOLEAN DEFAULT TRUE
);

-- 创建借阅记录表
CREATE TABLE borrows (
    borrow_id SERIAL PRIMARY KEY,
    book_id INT REFERENCES books(book_id),
    borrower_name VARCHAR(100),
    borrow_date DATE DEFAULT CURRENT_DATE,
    return_date DATE,
    is_returned BOOLEAN DEFAULT FALSE
);

步骤2：插入测试数据

-- 插入作者
INSERT INTO authors (name, birth_year, country)
VALUES
('鲁迅', 1881, '中国'),
('村上春树', 1949, '日本'),
('J.K.罗琳', 1965, '英国')
RETURNING author_id;

-- 插入图书（假设作者ID为1,2,3）
INSERT INTO books (title, author_id, publish_year, isbn, price)
VALUES
('呐喊', 1, 1923, '9787020000011', 35.00),
('挪威的森林', 2, 1987, '9784000000022', 45.50),
('哈利波特与魔法石', 3, 1997, '9780747532699', 55.00);

-- 插入借阅记录
INSERT INTO borrows (book_id, borrower_name, return_date)
VALUES
(1, '张三', '2025-09-20'),
(2, '李四', NULL);  -- 未归还

步骤3：综合查询

-- 查询所有在借书籍（未归还）
SELECT
    b.title AS 书名,
    a.name AS 作者,
    br.borrower_name AS 借阅人,
    br.borrow_date AS 借出日期
FROM borrows br
JOIN books b ON br.book_id = b.book_id
JOIN authors a ON b.author_id = a.author_id
WHERE br.is_returned = FALSE OR br.return_date IS NULL;

-- 查询每本书的借阅次数
SELECT
    b.title,
    COUNT(br.borrow_id) AS 借阅次数
FROM books b
LEFT JOIN borrows br ON b.book_id = br.book_id
GROUP BY b.book_id, b.title
ORDER BY 借阅次数 DESC;

-- 查询最贵的3本书
SELECT title, author_id, price
FROM books
ORDER BY price DESC
LIMIT 3;

步骤4：更新与维护

-- 标记某本书已归还
UPDATE borrows
SET is_returned = TRUE, return_date = CURRENT_DATE
WHERE borrow_id = 1;

-- 删除不再出版的书籍（级联删除借阅记录）
DELETE FROM books WHERE book_id = 3;
-- 由于外键 ON DELETE CASCADE，相关借阅记录也会被自动删除

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✅ 学习建议

1. 动手实践：每个语法点都要亲自敲代码，观察结果。
2. 善用 \d 和 \dt：在 psql 中查看表结构。
3. 阅读官方文档：https://www.postgresql.org/docs/16/
4. 尝试复杂查询：多表 JOIN、子查询、窗口函数等。
5. 学习事务与索引：后续章节重点。

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📚 附：常用命令速查表

功能	SQL 语句
创建表	CREATE TABLE ...
插入数据	INSERT INTO ... VALUES ...
查询数据	SELECT ... FROM ... WHERE ...
更新数据	UPDATE ... SET ... WHERE ...
删除数据	DELETE FROM ... WHERE ...
添加列	ALTER TABLE ... ADD COLUMN ...
删除表	DROP TABLE ...
查看表结构	\d table_name（psql中）
返回插入ID	INSERT ... RETURNING id
事务	BEGIN; ... COMMIT; / ROLLBACK;

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📌 提示：PostgreSQL 16 新增了并行化改进、逻辑复制增强、SQL/JSON 标准支持等，建议后续学习时关注官方 Release Notes。

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✅ 本章内容覆盖了从零开始学习 PostgreSQL 所需的核心语法和实战技能，建议保存为学习手册，反复练习！