MiniDB - 简单数据库管理系统

项目简介

MiniDB 是一个用 C++ 实现的简单数据库管理系统，支持基本的 SQL 操作。该项目由 Yao Guanxiong 开发，主要用于学习和演示数据库系统的基本原理。

功能特性

支持的 SQL 操作

1. CREATE TABLE - 创建新表

   CREATE TABLE student (id int, name string, age int);

2. INSERT INTO - 插入数据

   INSERT INTO student VALUES (1, "张三", 20);

3. SELECT - 查询数据

   SELECT * FROM student;                    -- 查询所有记录
   SELECT * FROM student WHERE name="张三";   -- 条件查询

4. DELETE FROM - 删除数据

   DELETE FROM student WHERE id=1;

5. DROP TABLE - 删除表

   DROP TABLE student;

6. UPDATE - 更新数据

   UPDATE student SET score=100 WHERE name="张三";

7. EXPORT TO CSV - 导出表为 CSV 文件

   EXPORT TABLE student TO 'student.csv';

   • 将指定表的数据导出为 CSV 文件，文件将保存在项目根目录下。

系统特性

• 文件存储: 数据以 tbl 格式存储在 data/ 目录
• 元数据管理: 表结构信息存储在 metadata/ 目录
• 逻辑删除: 删除操作采用逻辑删除方式，在记录前添加 # 标记
• 交互式界面: 提供命令行交互界面
• 智能输入: 自动处理前导空格和尾部空格、分号
• 专业提示: 提供详细的操作反馈和错误信息

项目结构

MiniDB/
├── main.cpp                 # 主程序入口
├── common/
│   └── command.h           # 命令类定义
├── parser/
│   ├── parser.h            # SQL解析器头文件
│   └── parser.cpp          # SQL解析器实现
├── catalog/
│   ├── catalog_manager.h   # 目录管理器头文件
│   └── catalog_manager.cpp # 目录管理器实现
├── record/
│   ├── record_manager.h    # 记录管理器头文件
│   └── record_manager.cpp  # 记录管理器实现
├── data/                   # 数据文件目录
├── metadata/               # 元数据文件目录
└── README.md              # 项目说明文档

编译和运行

编译要求

• C++17 或更高版本
• 支持 std::filesystem 的编译器

编译命令

# 使用 g++ 编译
g++ -std=c++17 -o MiniDB main.cpp parser/parser.cpp catalog/catalog_manager.cpp record/record_manager.cpp

# 使用 clang++ 编译
clang++ -std=c++17 -o MiniDB main.cpp parser/parser.cpp catalog/catalog_manager.cpp record/record_manager.cpp

运行程序

./MiniDB

使用示例

启动程序后，你会看到欢迎信息：

hello, welcome to MiniDB by YGX
Type 'exit' to quit

SQL> 

创建表

SQL> CREATE TABLE student (id int, name string, age int);
Table 'student' created successfully with 3 columns.

插入数据

SQL> INSERT INTO student VALUES (1, "张三", 20);
Successfully inserted 3 values into table 'student'.

SQL> INSERT INTO student VALUES (2, "李四", 22);
Successfully inserted 3 values into table 'student'.

查询数据

SQL> SELECT * FROM student;
Found 2 record(s) in table 'student':
----------------------------------------
1       张三      20
2       李四      22
----------------------------------------

SQL> SELECT * FROM student WHERE name="张三";
Found 1 record(s) in table 'student' where name = 张三:
----------------------------------------
1       张三      20
----------------------------------------

删除数据

SQL> DELETE FROM student WHERE id=1;
Successfully deleted 1 record(s) from table 'student' where id = 1.

删除表

SQL> DROP TABLE student;
Table 'student' dropped successfully.

导出表为 CSV 文件

SQL> EXPORT TABLE student TO 'student.csv';
Table 'student' exported successfully to 'student.csv'.

智能输入处理

程序会自动处理前导空格和尾部空格、分号：

SQL>    CREATE TABLE test (id int, name string);    -- 前导空格会被自动去除
Table 'test' created successfully with 2 columns.

SQL> SELECT * FROM student;  -- 尾部空格和分号会被自动去除
Found 1 record(s) in table 'student':
----------------------------------------
2       李四      22
----------------------------------------

错误处理

当操作失败时，系统会提供详细的错误信息：

SQL> SELECT * FROM nonexistent_table;
No records found in table 'nonexistent_table'.

SQL> DELETE FROM student WHERE id=999;
No records found in table 'student' where id = 999 to delete.

SQL> INVALID SQL COMMAND;
Unrecognized SQL command. Supported commands:
  - CREATE TABLE <table_name> (<column_definitions>)
  - INSERT INTO <table_name> VALUES (<values>)
  - SELECT * FROM <table_name> [WHERE <condition>]
  - DELETE FROM <table_name> WHERE <condition>

退出程序

SQL> exit

Thank you for using MiniDB. Goodbye!

更新数据

SQL> UPDATE student SET score=100 WHERE name="张三";
Successfully updated 1 record(s) in table 'student' where name = 张三.

技术实现

架构设计

• 命令模式: 使用命令模式处理不同的 SQL 操作
• 模块化设计: 将功能分为解析器、目录管理器、记录管理器等模块
• 文件存储: 采用简单的文件系统存储数据

数据存储

• 数据文件: 存储在 data/表名.tbl 文件中，采用 CSV 格式
• 元数据文件: 存储在 metadata/表名.meta 文件中，记录表结构
• 逻辑删除: 删除的记录在行首添加 # 标记

解析器

• 支持基本的 SQL 语法解析
• 使用字符串匹配和分割技术
• 生成相应的命令对象
• 智能处理前导空格和尾部空格、分号

用户界面

• 专业的操作反馈信息
• 详细的错误提示和帮助信息
• 清晰的数据展示格式
• 友好的退出提示

扩展建议

1. 索引支持: 添加 B+ 树索引提高查询性能
2. 事务管理: 实现 ACID 事务特性
3. 并发控制: 添加锁机制支持多用户访问
4. SQL 扩展: 支持更多 SQL 语法（如 JOIN、GROUP BY 等）
5. 数据类型: 支持更多数据类型（如 DATE、FLOAT 等）

作者

Yao Guanxiong - MiniDB 项目开发者

许可证

本项目仅供学习和研究使用。