说明文档

1. 数据库整体结构

数据库的层级结构: ALLBASES -> DATABASE -> TABLE -> COLUMN -> DATA

• 其中DATA为基类，并实现了INT，CHAR，DOUBLE三种派生类用于存储数据。
• PARSE类用于处理输入语句。

2. 数据库各个类的基本数据与封装

• 基本数据的定义

    enum ConstraintType{//列的约束类型枚举
        NOT_NULL,//非空
        UNIQUE,
        PRIMARY_KEY,//主键
        FOREIGN_KEY,
        CHECK,
        DEFAULT
    };

    enum DataType{//数据类型枚举
        _INT,
        _DOUBLE,
        _CHAR
    };

• DATA类

    class DATA{//数据基类，支持NULL功能
    protected:
        bool NullFlag = false;//指示数据是否为空数据,true->NULL
    };

    //INT,CHAR,DOUBLE为三个派生类,公有继承自DATA
    class INT:public DATA{//以INT类为例（DATA派生类）
    private:
        int Value;//用于储存数据值
    };

• COLUMN类

    class COLUMN{//一列数据
    private:
        std::vector<pDATA> ColumnData;//一列数据
        bool DefaultFlag = false;//用于指示是否有默认值：true->有default值
        pDATA Default;//默认值（pDATA即DATA*）
        std::vector<ConstraintType> Constraints;//限制的集合
        std::string extra;//储存EXTRA
    };

• TABLE类

    class TABLE{//一个表
    private:
       std::vector<std::string> ColumnName;//各列名
       std::vector<DataType> ColumnType;//各列的数据类型集合:{_INT,_DOUBLE,_CHAR}
       std::string KeyColumn = "";//键值列的名字
       int RowNum = 0; //表的行数
    public:
       std::map<std::string,COLUMN*> TableMap;//一个map：列名->列指针
    };

• DATABASE类

    class DATABASE{//一个数据库
    private:
        std::vector<std::string> TableName;//表名的集合
    public:
        std::map<std::string,TABLE*> DataBaseMap;//表名->表指针的映射
    };

• ALLBASES类

    class ALLBASES{//所有数据库的集合
    private:
        std::vector<std::string> DBName;//数据库名的集合
    public:
        std::map<std::string,DATABASE*> AllBasesMap; //数据库名->数据库指针
    };

3. 数据库各个类的主要接口

• DATA类

    bool isNull();//获取NullFlag
    void SetNull();//设置为NULL
    void UnsetNull();//设置为不是NULL

• INT类新增成员函数:

    INT(int value);//以value为值构造INT
    int GetValue();//取值
    void SetValue(int d);//设置值

• CHAR类新增成员函数:

    CHAR(char value);//以value为值构造CHAR
    char GetValue();//取值
    void SetValue(char d);//设置值

• DOUBLE类新增成员函数:

    DOUBLE(double value);//以value为值构造DOUBLE
    double GetValue();//取值
    void SetValue(double d);//设置值

• COLUMN类

    void del(int k);//删除第k+1个数据

    void update(int k, int v);//更新第k+1个数据为v
    void update(int k, char v);//更新第k+1个数据为v
    void update(int k, double v);//更新第k+1个数据为v

    bool Get_IsNull(int k);//判断第k+1个数据是否为NULL
    int Get_INT_Value(int k);//获取第k+1个值
    double Get_DOUBLE_Value(int k);//获取第k+1个值
    char Get_CHAR_Value(int k);//获取第k+1个值

    void push_back(int d);//直接加入数据
    void push_back(char d);//直接加入数据
    void push_back(double d);//直接加入数据
    void push_back_null(double d);//直接加入NULL数据
    void push_back_null(int d);//直接加入NULL数据
    void push_back_null(char d);//直接加入NULL数据

    void SetConstraint(ConstraintType ct);//添加限制
    bool isNotNULL();//判断有无NOT_NULL限制

    bool hasDefault();//判断有无默认值
    pDATA GetDefault();//获取默认值
    void SetDefault(int d);//设置默认值
    void SetDefault(char d);//设置默认值
    void SetDefault(double d);//设置默认值

    std::string GetExtra();//获取extra

    int size(){//获得当前列数据的个数（行数）
        return (int)ColumnData.size();
    }

• TABLE类

    void showcolumns();//按给定格式打印各列信息
    
    void addcolumn(std::string clname, DataType ctype);//添加一列；参数：(列名，类型）
    
    void addcolumn(std::string clname, DataType ctype, std::vector<ConstraintType>& Constraints);//添加一列；参数：(列名，类型，一个存放限制信息的vector)

    void SetKey(std::string keyname);//设置键值为keyname

    void Insert(std::string cname, int d);//在cname列添加一条数据；参数：(列名，数据)
    void Insert(std::string cname, char d);//在cname列添加一条数据；参数：(列名，数据)
    void Insert(std::string cname, double d);//在cname列添加一条数据；参数：(列名，数据)
    void InsertNull(std::string cname, DataType type);//向cname列加入NULL数据

    void Update(std::string aname, int avalue, std::string condition);//参数（列名，目标值，条件语句）；功能：修改符合条件语句的行，使这些行的对应列的值为目标值；
    void Update(std::string aname, char avalue, std::string condition);//参数（列名，目标值，条件语句）；功能：修改符合条件语句的行，使这些行的对应列的值为目标值；
    void Update(std::string aname, double avalue, std::string condition);//参数（列名，目标值，条件语句）；功能：修改符合条件语句的行，使这些行的对应列的值为目标值；
    
    //void Select(std::string name, std::string condition);//查找符合条件语句(whereclause)的行，并输出列name的信息，若name为"*"，则输出所有列的信息//
    上面为第一阶段函数，第二阶段将其两个功能分离，并分多种情况实现输出功能

    下面是第二阶段函数：
    //
    const std::vector<int> &Select(const std::vector<std::string> &col_name, std::string condition);		  //查找符合条件语句(whereclause)的行，并将行下标储存在vector里面

	void show_output_from_select(const std::vector<std::string> &col_name, const std::vector<int> &outorder); //将查找到的符合条件语句的行按要求输出

    void show_output_from_col(const std::string &colname, const std::vector<int> &outorder, int k);			  //输出colname列，outorder这个vector中下标为k的项对应的行对应单元格内的数据
    //
    
    
    void Delete(std::string condition);//删除符合条件语句的行
    
    DataType GetType(std::string name);//获得行name的类型
    
    bool Judge(std::string condition, int k);//功能：接收whereclause语句，一个整数行标（从0到行数-1），输出bool,判断此行是否满足语句的条件

    void UpdateRow();//更新行数

    COLUMN* GetColumn(std::string name);//获得名字为name的列的列指针

    为了实现第二阶段功能添加的下列成员函数：

    void Select_Group(const std::vector<std::string> &col_name, bool has_order);//对group之后的结果进行输出

	void Select_Order(const std::vector<std::string> &col_name, const std::string &order_col);//对order之后的结果进行输出

	void Order_in_Union(const std::vector<std::string> &col_name, const std::string &order_col, bool has_all);//对union（或union all）的结果集进行输出

    void classify(const std::vector<std::string> &group_col); //实现对选中分类，在GROUP语句中使用

    void write_into_outfile(const std::string &out_file_name, const std::vector<int> &outorder, const std::vector<std::string> &col_name); //输出到目标文件

	void load_data_from_file(const std::string &in_file_name, const std::vector<std::string> &col_name);  //从目标文件读取数据

	void bubble_sort(std::vector<int> &order);		   //按照关键列对行下标的vector进行冒泡排序
	void create_table_file(const std::string &dbname); //存档
	void load_table(const std::string &dbname);		   //读档

• DATABASE类

    TABLE* GetTable(std::string name);//获得名字为name的表的表指针
    
    void addtable(std::string tbname, TABLE* ptable);//添加表；参数（表名， 表指针）
    
    void deltable(std::string tbname);//删除表；参数（表名）  
    
    void showtables();//直接列出现有表

    为了实现第二阶段功能添加的成员函数：
    void create_database_file();//存档
    void load_database();//读档

• ALLBASES类

    DATABASE* GetDB(std::string name);//获得名为name的数据库指针

    void create(std::string dbname);//建立名为dbname的新数据库

    void del(std::string name);//Drop名为name的数据库

    void show();//按字典序列出当前数据库

    为了实现第二阶段功能添加的成员函数与接口：
    void create_allbases_file();       //存档
    const std::vector<std::string>& Get_DBName();//读取所含数据库名字（添加的接口，用于存档）
    void load_all_databases();         //读档

4. PARSE类主要函数

void EXEC(ALLBASES &Allbases, std::string input);   //输入命令处理

void Transform(std::string &src, std::string &dst); //关键字转换为大写

DataType attype(std::string type);					//获得数据类型

std::string whole_expression_standardize(std::string whole_expression);//对缺乏括号的算数符号进行处理

int P(std::string arithmetic_operator);//制定算术运算符优先级

std::string arithmetic_calculator(std::string& whole_expression);//算数计算器

int PL(std::string logic_operator);//制定逻辑运算符优先级

std::string logic_calculator(std::string& whole_expression);//逻辑计算器

std::string constify(std::string condition, const std::vector<std::string> &tbname, TABLE *ptb, int line_num, const std::vector<int>outorder, const std::vector<std::string> &col_name, const std::vector<std::string> &col_tb_name);//将一个列内的相关数据代换成常数

5. 第一阶段开发者指导

建议在主函数基于Allbases调用相应命令语句的执行函数，新增功能以新增成员函数的方式开发。

6. 第二阶段阅读和检验指导

对框架的主要修改：

• Table类的Select函数，使其功能分离（使得Select函数的查找功能在之后的几乎每一个功能中都得到了很好的复用，输出功能经过简单修改也能适用于其他需求）
• DATA类的子类CHAR，将变量形式由char修改为std::string（方便了进一步实现like子句，同时拓展了数据库支持数据类型的范围）
• Judge函数的表达式处理部分，增加了对判断符号两边都是变量、都不是变量的处理（拓展了whereclause的使用范围，提高了适用度）

主要实现的拓展功能 第二阶段要求中列举的：

• 多表whereclause
• UNION和UNION ALL关键字
• sql数字函数和字符串函数
• sql算术运算函数和逻辑运算函数
• LIKE子句
• 存档、读档并支持退出重新进入后访问原来数据，同时每次操作更新一次数据文件

组内讨论后合理实现的：

• 将数据导入文件时支持使用whereclause来选择要导出的行
• 将数据写入文件时支持对不存在输入的列进行默认值填充
• 将逻辑运算符XOR和NOT用于whereclause子句并适配所有SELECT语句
• SELECT输出支持任意数量、顺序的列（第一阶段只支持一列或全部列），并将这一功能用于所有SELECT相关语句