Model Relacyjny i podstawy SQL

1️⃣ Model relacyjny – przypomnienie i pojęcia podstawowe

🔹 Relacja = tabela

Dane przechowywane w tabelach (relations)
Każdy wiersz (row) = rekord / krotka
Każda kolumna (column) = atrybut
Dziedzina (domain) = zbiór dopuszczalnych wartości w kolumnie

id	imie	nazwisko	rok_urodzenia
1	Adam	Mickiewicz	1798
2	Henryk	Sienkiewicz	1846

2️⃣ Klucze i więzy integralności

🔸 Klucz główny (PRIMARY KEY)

Unikalnie identyfikuje każdy wiersz w tabeli.
Nie może być NULL.

🔸 Klucz obcy (FOREIGN KEY)

Odwołuje się do innej tabeli (relacja między tabelami).

🔸 Inne więzy:

UNIQUE – unikalność wartości w kolumnie.
NOT NULL – kolumna nie może mieć wartości pustej.
CHECK – warunek logiczny na wartość kolumny.

3️⃣ Schemat bazy danych – przykład „Biblioteka”

Tabele:

Autorzy (autor_id, imie, nazwisko)
Ksiazki (ksiazka_id, tytul, rok, autor_id)

Relacja:

Ksiazki.autor_id \(\to\) Autorzy.autor_id (klucz obcy)

4️⃣ Tworzenie tabel (DDL – Data Definition Language)

Polecenie CREATE TABLE służy do utworzenia nowej tabeli w bazie danych.
W tym poleceniu definiujemy nazwy kolumn, ich typy danych oraz różne więzy integralności, takie jak PRIMARY KEY, NOT NULL czy FOREIGN KEY.
Każda tabela powinna mieć kolumnę, która jednoznacznie identyfikuje każdy wiersz – to właśnie klucz główny.
W przykładzie poniżej tworzymy dwie tabele: Autorzy i Ksiazki, które będą ze sobą powiązane relacją klucz główny–klucz obcy.

Przykład w SQLite i PostgreSQL

CREATE TABLE Autorzy (
    autor_id     INTEGER PRIMARY KEY,         -- w SQLite automatycznie AUTOINCREMENT
    imie         TEXT NOT NULL,
    nazwisko     TEXT NOT NULL
);

CREATE TABLE Ksiazki (
    ksiazka_id   SERIAL PRIMARY KEY,          -- PostgreSQL: automatyczna numeracja
    tytul        VARCHAR(200) NOT NULL,
    rok          INTEGER CHECK (rok > 0),
    autor_id     INTEGER,
    FOREIGN KEY (autor_id) REFERENCES Autorzy(autor_id)
);

W SQLite INTEGER PRIMARY KEY = alias dla AUTOINCREMENT.
W PostgreSQL SERIAL lub GENERATED ALWAYS AS IDENTITY.

W powyższym przykładzie tabela Autorzy przechowuje dane o autorach, a tabela Ksiazki – dane o książkach. Kolumna autor_id w tabeli Ksiazki jest kluczem obcym i wskazuje, który autor napisał daną książkę. Dzięki więzom integralności baza pilnuje, aby każda książka miała poprawnego autora. Takie powiązania są podstawą modelu relacyjnego.

5️⃣ Modyfikacja i usuwanie tabel

ALTER TABLE Ksiazki ADD COLUMN gatunek TEXT;

DROP TABLE Ksiazki;

6️⃣ Wstawianie danych (DML – Data Manipulation Language)

Polecenie INSERT INTO służy do wprowadzania nowych wierszy (rekordów) do tabeli. Wartości muszą być zgodne z typami kolumn oraz ograniczeniami (NOT NULL, CHECK, itp.). Można dodać jeden lub wiele rekordów w jednym poleceniu. Poniżej wstawiamy kilku autorów oraz ich książki do utworzonych wcześniej tabel.

INSERT INTO Autorzy (imie, nazwisko) VALUES
('Adam', 'Mickiewicz'),
('Henryk', 'Sienkiewicz'),
('Bolesław', 'Prus');

INSERT INTO Ksiazki (tytul, rok, autor_id) VALUES
('Pan Tadeusz', 1834, 1),
('Quo Vadis', 1896, 2),
('Lalka', 1890, 3);

Każdy rekord reprezentuje jedną pozycję w tabeli. Polecenie INSERT wymaga podania wartości w tej samej kolejności, w jakiej wymieniono kolumny. Jeśli nie podamy jakiejś kolumny, a ma ona zdefiniowaną wartość domyślną (DEFAULT), baza wstawi ją automatycznie. Dzięki temu możemy stopniowo budować zawartość naszej bazy danych.

7️⃣ Wybieranie danych – SELECT

🧩 Podstawowy SELECT

Polecenie SELECT jest najczęściej używanym poleceniem SQL i służy do pobierania danych z tabel. Pozwala określić, które kolumny chcemy zobaczyć i z których tabel dane mają pochodzić. Jeśli użyjemy gwiazdki *, oznacza to, że wybieramy wszystkie kolumny. Poniższe zapytanie zwraca wszystkich autorów z tabeli Autorzy.

SELECT * FROM Autorzy;

🧩 Wybór konkretnych kolumn

SELECT imie, nazwisko FROM Autorzy;

Wynik to pełna tabela z kolumnami autor_id, imie i nazwisko. Często jednak potrzebujemy tylko części danych, np. imienia i nazwiska – wtedy podajemy konkretne kolumny:

🧩 Nadawanie aliasów

SELECT imie AS "Imię", nazwisko AS "Nazwisko" FROM Autorzy;

Takie zapytania pomagają ograniczyć ilość danych i zwiększyć czytelność wyników. Warto też nadawać aliasy (AS), które pozwalają zmienić nazwę kolumn w wynikach i nadać im bardziej opisowy wygląd.

8️⃣ Filtrowanie – WHERE

Kiedy chcemy wybrać tylko część danych, używamy klauzuli WHERE. Dzięki niej możemy ustawić warunki, jakie muszą spełniać rekordy, by pojawiły się w wyniku. To bardzo potężne narzędzie, które pozwala np. wyszukiwać książki z konkretnego roku lub autora. W poniższym przykładzie wybieramy książki wydane po roku 1850.

SELECT * FROM Ksiazki
WHERE rok > 1850;

🧠 Operatory:

Możemy też stosować inne operatory:

=, <>, <, >, <=, >=
LIKE ‘Q%’ → zaczyna się na Q
IN (…)
BETWEEN 1800 AND 1900
IS NULL, IS NOT NULL

Na przykład, aby znaleźć wszystkie książki, których tytuł zawiera literę „a”, używamy wzorca z LIKE:

SELECT tytul FROM Ksiazki WHERE tytul LIKE '%a%';

Klauzula WHERE pozwala więc filtrować dane na wiele sposobów, co czyni zapytania SQL bardzo elastycznymi.

9️⃣ Sortowanie – ORDER BY

Po pobraniu danych często chcemy uporządkować je według określonego kryterium. Do tego służy klauzula ORDER BY, dzięki której możemy sortować rosnąco (ASC) lub malejąco (DESC). Sortowanie działa na dowolnej kolumnie, także tych, które nie są wyświetlane w wyniku. W przykładzie poniżej porządkujemy książki według roku wydania od najnowszej do najstarszej.

SELECT * FROM Ksiazki ORDER BY rok DESC;

Jeśli nie podamy kierunku sortowania, domyślnie jest to ASC (rosnąco). Można też sortować według kilku kolumn jednocześnie, np. najpierw po autorze, a potem po roku. Sortowanie poprawia czytelność wyników i pozwala szybciej analizować dane.

🔟 Grupowanie i agregacja – GROUP BY, HAVING

Czasem chcemy policzyć, ile danych należy do danej kategorii – np. ilu autorów napisało więcej niż jedną książkę. Do tego służy GROUP BY, które grupuje dane według wybranej kolumny. W połączeniu z funkcjami agregującymi, takimi jak COUNT(), AVG(), SUM(), MIN() czy MAX(), daje duże możliwości analizy. Klauzula HAVING pozwala odfiltrować grupy po obliczeniu agregacji.

SELECT autor_id, COUNT(*) AS liczba_ksiazek
FROM Ksiazki
GROUP BY autor_id
HAVING COUNT(*) > 1;

To zapytanie zwraca tylko tych autorów, którzy mają więcej niż jedną książkę. Różnica między WHERE a HAVING polega na tym, że WHERE filtruje pojedyncze wiersze przed grupowaniem, a HAVING filtruje całe grupy po agregacji. Wyniki można potem łączyć z innymi tabelami, by uzyskać bardziej opisowe raporty.

1️⃣1️⃣ Łączenie tabel – JOIN

W relacyjnym modelu danych informacje są rozproszone w różnych tabelach, które łączy się przy pomocy kluczy obcych. Polecenie JOIN pozwala zestawić dane z kilku tabel na podstawie wspólnej kolumny. Najczęściej używany jest INNER JOIN, który zwraca tylko rekordy, dla których istnieje dopasowanie w obu tabelach. W przykładzie łączymy tabelę Ksiazki z Autorzy, aby zobaczyć tytuł książki i jej autora.

🔹 INNER JOIN

SELECT k.tytul, a.imie, a.nazwisko
FROM Ksiazki k
JOIN Autorzy a ON k.autor_id = a.autor_id;

Wynikiem będzie lista książek wraz z imieniem i nazwiskiem autora. Jeśli chcemy, aby w wynikach pojawiły się także książki bez autora (lub autorzy bez książek), używamy odpowiednio LEFT JOIN lub RIGHT JOIN. Łączenie tabel to fundament relacyjnych baz danych – dzięki niemu dane są spójne i nie trzeba ich powielać.

🔹 LEFT JOIN

SELECT k.tytul, a.imie, a.nazwisko
FROM Ksiazki k
LEFT JOIN Autorzy a ON k.autor_id = a.autor_id;

1️⃣2️⃣ Aktualizacja i usuwanie danych

Polecenie UPDATE pozwala modyfikować dane już istniejące w tabeli. Zawsze należy używać klauzuli WHERE, aby zmiana nie objęła wszystkich rekordów. Z kolei DELETE służy do usuwania rekordów – również z warunkiem, by nie usunąć wszystkiego przez pomyłkę. Przykład poniżej pokazuje, jak zmienić rok wydania książki i usunąć starsze pozycje.

UPDATE Ksiazki SET rok = 1836 WHERE tytul = 'Pan Tadeusz';

DELETE FROM Ksiazki WHERE rok < 1850;

UPDATE pozwala też aktualizować wiele kolumn naraz, a nawet wykonywać obliczenia. Z kolei DELETE usuwa rekordy z tabeli, ale nie zmienia struktury bazy. Warto zawsze testować warunek WHERE wcześniej przy pomocy SELECT, by uniknąć niechcianych usunięć.

Podsumowanie

SQL jest językiem deklaratywnym – opisujemy co chcemy uzyskać, a nie jak to zrobić. Dzięki temu użytkownik nie musi znać szczegółów działania bazy danych, wystarczy, że opisze warunki i strukturę zapytania. Poznane dziś polecenia (CREATE, INSERT, SELECT, UPDATE, DELETE, JOIN, GROUP BY) to fundament pracy z bazami danych. Opanowanie ich pozwala budować i analizować nawet bardzo złożone systemy informacyjne.

Dokumentacja SQLite
Dokumentacja PostgreSQL
A. Silberschatz, H. Korth, S. Sudarshan, Database System Concepts