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https://github.com/miskcoo/TrivialDB

A simple database engine with common SQL queries support. Final project for course 'Introduction to Databases' of Tsinghua University, Fall 2018.
https://github.com/miskcoo/TrivialDB

database database-manager

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A simple database engine with common SQL queries support. Final project for course 'Introduction to Databases' of Tsinghua University, Fall 2018.

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README 

        
# TrivialDB —— A Simple Database Engine



TrivialDB是一个简单的数据库管理系统，我们实现了大部分常见的SQL语句和类型。同时支持多表连接、复杂表达式运算、多主键约束、外键约束、CHECK约束、UNIQUE和DEFAULT约束、聚集查询、利用B+树索引的查询优化，同时，我们支持任意长度的VARCHAR类型。



## 编译及运行



你需要有支持C++11特性的编译器，以及Bison和Flex两个库。本项目通过CMake来构建，在根目录运行



```shell

ccmake .

```



进行编译选项的设置，之后运行



```shell

cmake .

make -j8

```



进行项目的编译，编译后的可执行程序在`build/trivial_db`目录下。



编译后可以选择在`testcase`目录下运行`python3 run_test.py`运行测试程序。



## 系统功能



### 数据类型



数据库支持的基本类型有：



 * 整型（INT）

 * 浮点型（FLOAT）

 * 字符串型（VARCHAR）

 * 日期型（DATE），日期格式`YYYY-MM-dd`



日期类型的字面值和字符串相同，在实现中如果必要可以转换为字符串。



### SQL语句



我们支持的SQL语句一共有如下几种



 * 插入语句：`INSERT INTO ... VALUES ...`

 * 删除语句：`DELETE FROM ... WHERE ...`

 * 查询语句：`SELECT ... FROM ... WHERE ...`

 * 更新语句：`UPDATE ... SET ... WHERE ...`

 * 创建数据库：`CREATE DATABASE ...`

 * 删除数据库：`DROP DATABASE ...`

 * 切换数据库：`USE ...`

 * 显示数据库信息：`SHOW DATABASE ...`

 * 创建表：`CREATE TABLE ...`

 * 删除表：`DROP TABLE ...`

 * 显示表信息：`SHOW TABLE ...`

 * 创建索引：`CREATE INDEX ...`

 * 删除索引：`DROP INDEX ...`



### 复杂表达式处理



表达式大致可以分为两种：算术表达式和条件表达式。由于采用Bison进行解析，可以支持任意深度嵌套的复杂表达式。我们所支持的基本运算主要如下



 * 四则运算，针对整数和浮点数进行。

 * 比较运算符，即<=, <, =, >, >=, <>。

 * 模糊匹配运算符，即LIKE，其实现采用C++11的正则表达式库。

 * 范围匹配运算符，即IN，可以在表的CHECK约束中以及WHERE子句中使用。

 * 空值判定运算符，即IS NULL和IS NOT NULL两种。

 * 逻辑运算，包含NOT、AND和OR三种。



以下是一些复杂表达式运算的例子



```sql

UPDATE customer SET age = age + 1 WHERE age < 18 AND gender = 'F';

SELECT * FROM customer WHERE name LIKE 'John %son';

SELECT * FROM students WHERE grades IN ('A', 'B', 'C');

SELECT * FROM students WHERE name IS NOT NULL;

```



### 聚集查询

我们实现了五种聚集查询函数COUNT、SUM、AVG、MIN和MAX。其中COUNT不支持DISTINCT关键字。例如



```sql

SELECT COUNT(*) FROM customer WHERE age > 18;

SELECT AVG(age) FROM customer WHERE age <= 18;

```

### 属性完整性约束

我们支持多种属性完整性约束，分别是



 * 主键约束。一个表可以有多个列联合起来作为主键，只有在所有主键都相同时才认为两条记录有冲突，即这种情况下主键是一个元组。

 * 外键约束，每个域都可以有外键约束，引用另外一个表的主键。

 * UNIQUE约束，该约束限制某一列的值不能重复。

 * NOT NULL约束，该约束限制某一列不能有空值。

 * DEFAULT约束，该约束可以在INSERT语句不指定值是给某列赋予一个默认值。

 * CHECK约束，该约束可以对表中元素的值添加条件表达式的检查。



下面是一个简单的例子，注意如果在多个列都指定了PRIMARY KEY，那么就认为主键是一个元组，而不是有多个主键。例如Infos表的主键为(PersonID, InfoID)。

```sql

CREATE TABLE Persons (

    PersonID int PRIMARY KEY NOT NULL,

    Name varchar(20),

    Age int DEFAULT 1,

    Gender varchar(1),

    CHECK (Age >= 1 AND Age <= 100),

    CHECK (Gender IN ('F', 'M'))

);



CREATE TABLE Infos (

    PersonID int PRIMARY KEY,

    InfoID int PRIMARY KEY,

    FOREIGN KEY (PersonID) REFERENCES Persons(PersonID)

);

```

### 多表连接查询

在SELECT语句中，我们支持任意多表的连接操作，例如

```sql

SELECT * FROM A, B, C WHERE A.ID = B.ID AND C.Name = A.Name

```

并且，对于多个表的连接中形如A.Col1 = B.Col2的条件，那么如果这两个列的某一个拥有索引，会利用索引进行查询优化。例如如下查询就可以优化



```sql

SELECT * FROM Persons, Infos WHERE Persons.PersonID = Infos.PersonID;

SELECT * FROM Persons, Infos, Datas WHERE Persons.PersonID = Infos.PersonID AND Datas.N IS NOT NULL;

SELECT * FROM Persons, Infos, Datas WHERE Persons.PersonID = Infos.PersonID AND Datas.ID = Infos.PersonID;

```

具体的优化方法以及何种查询可以优化见文档中"查询优化"部分。

### 表别名

我们在多表连接查询时支持通过别名（alias）的方式对一个表进行连接，例如

```sql

SELECT * FROM Persons AS P1, Persons AS P2 WHERE P1.PersonID = P2.PersonID;

```

## Acknowledgments



* 参考了往届的项目 https://github.com/Harry-Chen/SimpleDB

* SQL解析器部分参考了 https://github.com/thinkpad20/sql