概述#

如果你的履歷上有資料庫相關經驗，面試中可能會被問到這類問題。本章涵蓋關鍵概念及常見的查詢撰寫技巧。

SQL 有多種語法變體，本書範例以 Microsoft SQL Server 為基準進行測試。面試中遇到小幅語法差異是正常的。

SQL 語法與變體（SQL Syntax and Variations）#

Explicit Join 和 Implicit Join 兩者等效，本書統一使用 Explicit Join：

-- Explicit Join
SELECT CourseName, TeacherName
FROM Courses INNER JOIN Teachers
ON Courses.TeacherID = Teachers.TeacherID

-- Implicit Join（等效）
SELECT CourseName, TeacherName
FROM Courses, Teachers
WHERE Courses.TeacherID = Teachers.TeacherID

正規化 vs. 反正規化（Denormalized vs. Normalized Databases）#

• Normalized（正規化）：設計以最小化冗餘資料為目標。例如 Courses 表透過 TeacherID 外鍵連結 Teachers 表，每位老師的資訊只儲存一次。缺點是許多查詢需要昂貴的 JOIN 操作。
• Denormalized（反正規化）：透過儲存冗餘資料來加速讀取。例如直接在 Courses 表中儲存 TeacherName，避免 JOIN。反正規化常用於建立高擴展性的系統。

在大型、高流量系統中，JOIN 操作代價很高，通常需要採用反正規化或 NoSQL 來提升效能。

SQL 語句（SQL Statements）#

資料庫結構範例#

Courses:       CourseID*, CourseName, TeacherID
Teachers:      TeacherID*, TeacherName
Students:      StudentID*, StudentName
StudentCourses: CourseID*, StudentID*

Query 1：學生選課數量#

取得所有學生及其選修課程數量：

-- 錯誤版本（有三個問題）
SELECT Students.StudentName, count(*)
FROM Students INNER JOIN StudentCourses
ON Students.StudentID = StudentCourses.StudentID
GROUP BY Students.StudentID

問題分析：

1. 未選課的學生會被排除（應使用 LEFT JOIN）
2. count(*) 會把未選課學生算成 1（應改為 count(StudentCourses.CourseID)）
3. GROUP BY StudentID 後，StudentName 在 SELECT 中必須使用 aggregate function

解法一：用子查詢包裝

SELECT StudentName, Students.StudentID, Cnt
FROM (
    SELECT Students.StudentID, count(StudentCourses.CourseID) as [Cnt]
    FROM Students LEFT JOIN StudentCourses
    ON Students.StudentID = StudentCourses.StudentID
    GROUP BY Students.StudentID
) T INNER JOIN Students on T.studentID = Students.StudentID

解法二：將 StudentName 加入 GROUP BY

SELECT StudentName, Students.StudentID, count(StudentCourses.CourseID) as [Cnt]
FROM Students LEFT JOIN StudentCourses
ON Students.StudentID = StudentCourses.StudentID
GROUP BY Students.StudentID, Students.StudentName

解法三：對 StudentName 使用 aggregate function

SELECT max(StudentName) as [StudentName], Students.StudentID,
       count(StudentCourses.CourseID) as [Count]
FROM Students LEFT JOIN StudentCourses
ON Students.StudentID = StudentCourses.StudentID
GROUP BY Students.StudentID

Query 2：每位老師教導的學生數#

取得所有老師及其學生數量，若同一位老師在兩門課教同一位學生，需重複計算。結果按學生數降序排列：

-- 步驟一：取得每位老師對應的 course-student 數量
SELECT TeacherID, count(StudentCourses.CourseID) AS [Number]
FROM Courses INNER JOIN StudentCourses
ON Courses.CourseID = StudentCourses.CourseID
GROUP BY Courses.TeacherID

-- 完整查詢（包含沒有開課的老師，以 0 表示）
SELECT TeacherName, isnull(StudentSize.Number, 0)
FROM Teachers LEFT JOIN
    (SELECT TeacherID, count(StudentCourses.CourseID) AS [Number]
     FROM Courses INNER JOIN StudentCourses
     ON Courses.CourseID = StudentCourses.CourseID
     GROUP BY Courses.TeacherID) StudentSize
ON Teachers.TeacherID = StudentSize.TeacherID
ORDER BY StudentSize.Number DESC

使用 isnull() 將 NULL 值轉換為 0，確保沒有學生的老師也能正確顯示。

小型資料庫設計（Small Database Design）#

設計資料庫時，方法類似於物件導向設計。

Step 1：釐清模糊之處（Handle Ambiguity）#

資料庫設計題通常有歧義，必須在動手前確認需求。

例如被要求設計公寓租賃仲介的系統時，需要確認：

• 仲介有幾個據點？
• 一個人可以租多間公寓嗎？
• 非常罕見的情況要處理到什麼程度？

Step 2：定義核心物件（Define the Core Objects）#

找出系統的核心物件，每個物件通常對應一張資料表。例如公寓租賃仲介的核心物件： Property、Building、Apartment、Tenant、Manager

Step 3：分析關係（Analyze Relationships）#

確認各資料表之間的關係：一對多或多對多？

若 Buildings 對 Apartments 是一對多關係：

若允許一個租客租多間公寓（多對多關係），需要一張中介表：

Step 4：補充細節（Investigate Actions）#

走過系統中常見的操作，確認需要哪些額外的資料欄位。例如：租約期限、搬出紀錄、租金付款等，每一種操作都可能需要新的資料表或欄位。

大型資料庫設計（Large Database Design）#

在大型、可擴展的資料庫中，JOIN 操作通常很慢。因此必須對資料進行反正規化，將常用資料複製到多張資料表中，以空間換取查詢速度。

反正規化會引入資料一致性的挑戰——同一筆資料存在多處，更新時需要同步所有副本。這是大型系統設計中必須權衡的取捨。

面試題目列表#

以下題目 1-3 使用下列資料庫結構（每間公寓可有多位租客，每位租客可租多間公寓，每間公寓屬於一棟樓，每棟樓屬於一個社區）：