MySQL（三）数据库的六种约束、表的关系、三大范式

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数据库约束

数据库中主要有六种约束

• NOT NULL（非空约束） - 指示某列不能存储 NULL 值。
• UNIQUE（唯一约束） - 保证某列的每行必须有唯一的值。
• DEFAULT（缺省约束） - 规定没有给列赋值时的默认值。
• PRIMARY KEY（主键约束） - NOT NULL 和 UNIQUE 的结合。确保某列（或两个列多个列的结合）有唯一标识，有助于更容易更快速地找到表中的一个特定的记录。
• FOREIGN KEY（外键约束） - 保证一个表中的数据匹配另一个表中的值的参照完整性。
• CHECK（检查约束） - 保证列中的值符合指定的条件。对于MySQL数据库，对CHECK子句进行分析，但是忽略CHECK子句。

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NOT NULL（非空约束）

指示某列不能存储 NULL 值。

例如在这里对birth添加非空约束

create table student(
	id int,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date NOT NULL,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

接着向其中插入数据，如果不给birth一个确定的值，就会导致插入失败

INSERT INTO student VALUES(6, 13, "马六", NULL, 85.9, 95.4);

ERROR 1048 (23000): Column 'birth' cannot be null

INSERT INTO student(id, age, name) values(3, 16, "李华");

ERROR 1364 (HY000): Field 'birth' doesn't have a default value

添加了非空约束后该列就不能为空，必须要给一个值

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UNIQUE（唯一约束）

保证某列的每行必须有唯一的值，即对于添加了唯一约束的数据项不能有重复

//对id添加unique约束
create table student(
	id int UNIQUE,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

//插入第一条数据
INSERT INTO student VALUES(1, 11, "李华", 20200812, 76.5, 87.5);

Query OK, 1 row affected (0.002 sec)//插入成功

//插入第二条数据，除了id与第一条相同，其他全都不同
INSERT INTO student VALUES(1, 15, "李梅", 20200813, 88.5, 90.5);

ERROR 1062 (23000): Duplicate entry '1' for key 'id'//报错，id必须唯一，不能重复

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DEFAULT（缺省约束）

规定没有给列赋值时的默认值。

//为math和english添加缺省约束，缺省值为60
create table student(
	id int,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2) DEFAULT 60,
	english decimal(10, 2) DEFAULT 60
);

//插入数据，没有指定math和english
INTO student(id, age, name) values(3, 16, "李华");
Query OK, 1 row affected (0.001 sec)

select * from student;
+------+------+--------+-------+-------+---------+
| id   | age  | name   | birth | math  | english |
+------+------+--------+-------+-------+---------+
|    3 |   16 | 李华   | NULL  | 60.00 |   60.00 |
+------+------+--------+-------+-------+---------+
//没有指定时会被修改为默认值

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PRIMARY KEY（主键约束）

NOT NULL 和 UNIQUE 的结合。确保某列（或两个列多个列的结合）有唯一标识，有助于更容易更快速地找到表中的一个特定的记录。

主键的特性即非空且唯一，如果在没有指定主键的时候，如果某一列具有非空且唯一的特性，他就会被暂定为主键，但是主键只能有一个。

//id为非空且唯一
create table student(
	id int NOT NULL UNIQUE,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

desc student;//可以看到id成为了主键
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field   | Type          | Null | Key | Default | Extra |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| id      | int(11)       | NO   | PRI | NULL    |       |
| age     | int(11)       | YES  |     | NULL    |       |
| name    | varchar(8)    | YES  |     | NULL    |       |
| birth   | date          | YES  |     | NULL    |       |
| math    | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
| english | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+

//使用PRIMARY KEY
DROP TABLE student;
create table student(
	id int PRIMARY KEY,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);
DESC student;

+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field   | Type          | Null | Key | Default | Extra |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| id      | int(11)       | NO   | PRI | NULL    |       |
| age     | int(11)       | YES  |     | NULL    |       |
| name    | varchar(8)    | YES  |     | NULL    |       |
| birth   | date          | YES  |     | NULL    |       |
| math    | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
| english | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+

但是非空且唯一并不代表主键，主键只能有一个，而非空不唯一可以有多个，如果有多个非空不唯一，则只会有第一个是主键

//将id和name都设置为非空且唯一
DROP TABLE student;
create table student(
	id int NOT NULL UNIQUE,
	age int,
	name varchar(8) NOT NULL UNIQUE,
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

desc student;//id和name都是非空且唯一，但是只有id是主键
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field   | Type          | Null | Key | Default | Extra |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| id      | int(11)       | NO   | PRI | NULL    |       |
| age     | int(11)       | YES  |     | NULL    |       |
| name    | varchar(8)    | NO   | UNI | NULL    |       |
| birth   | date          | YES  |     | NULL    |       |
| math    | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
| english | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+

如果想要使用多个列共同作为主键，就得使用下面这种语法

//在末尾表明组合主键的列有哪些
create table student(
	id int,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2),
	PRIMARY KEY(id, name)
);

+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| Field   | Type          | Null | Key | Default | Extra |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+
| id      | int(11)       | NO   | PRI | NULL    |       |
| age     | int(11)       | YES  |     | NULL    |       |
| name    | varchar(8)    | NO   | PRI | NULL    |       |
| birth   | date          | YES  |     | NULL    |       |
| math    | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
| english | decimal(10,2) | YES  |     | NULL    |       |
+---------+---------------+------+-----+---------+-------+

//不能直接在多个列后面加上PRIMARY KEY,那样的意思是创建多个主键，但是主键是唯一的，所以会报错
//错误写法
create table student(
	id int PRIMARY KEY,
	age int,
	name varchar(8) PRIMARY KEY,
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

ERROR 1068 (42000): Multiple primary key defined//报错，定义了多个主键

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AUTO_INCREMENT 自增

添加自增属性的项必须为数字，并且必须为主键，并且只有缺省的时候才会使用自增。

• 表中数据从1开始自增，每次为上一条记录的+1
• 如果删除了表中数据，序号并不会重置，而是继续从删除的位置自增

create table student(
	id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2)
);

INSERT INTO student(age, name) values(14, "张三");
INSERT INTO student(age, name) values(16, "李四");

select * from student;
+----+------+--------+-------+------+---------+
| id | age  | name   | birth | math | english |
+----+------+--------+-------+------+---------+
|  1 |   14 | 张三   | NULL  | NULL |    NULL |
|  2 |   16 | 李四   | NULL  | NULL |    NULL |
+----+------+--------+-------+------+---------+

//接着删除前两条
DELETE FROM student WHERE id < 3;

INSERT INTO student(age, name) values(14, "张三");
INSERT INTO student(age, name) values(16, "李四");
INSERT INTO student(age, name) values(19, "王五");
INSERT INTO student(age, name) values(15, "马六");

+----+------+--------+-------+------+---------+
| id | age  | name   | birth | math | english |
+----+------+--------+-------+------+---------+
|  3 |   14 | 张三   | NULL  | NULL |    NULL |
|  4 |   16 | 李四   | NULL  | NULL |    NULL |
|  5 |   19 | 王五   | NULL  | NULL |    NULL |
|  6 |   15 | 马六   | NULL  | NULL |    NULL |
+----+------+--------+-------+------+---------+
//可以看到序号并没有被重置，而是从删除的地方继续自增

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FOREIGN KEY（外键约束）

保证一个表中的数据匹配另一个表中的值的参照完整性。

当我们的表中有数据与另一个表有关联的时候，就需要用到外键约束。例如学生表中存储了班级的信息，但是在班级表中并没有这个班级存在，就会导致数据出现冲突，所以必须将两个表关联起来。

语法

FOREIGN KEY (外键项) REFERENCES 关联表名(关联表中的对应项)

create table classes(
	id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT
);

create table student(
	id int PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	age int,
	name varchar(8),

	classid int,
	FOREIGN KEY (classid) REFERENCES classes(id)
);

//添加班级
insert into classes values(1);
insert into classes values(2);

//插入学生信息
//插入成功
INSERT INTO student(name, classid) VALUES("张三", 1);
INSERT INTO student(name, classid) VALUES("李四", 2);

//插入失败，3号班级并不存在
INSERT INTO student(name, classid) VALUES("王五", 3);
ERROR 1452 (23000): Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails (`lee`.`student`, CONSTRAINT `student_ibfk_1` FOREIGN KEY (`classid`) REFERENCES `classes` (`id`))

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CHECK（检查约束）

保证列中的值符合指定的条件。对于MySQL数据库，对CHECK子句进行分析，但是忽略CHECK子句。

create table student(
	id int ,
	age int,
	name varchar(8),
	birth date,
	math decimal(10, 2),
	english decimal(10, 2),
	CHECK(age < 18)//确保年龄小于18
);

//插入一个年龄为11的数据
INSERT INTO student VALUES(1, 11, "李华", 20200812, 76.5, 87.5);
Query OK, 0 rows affected (0.009 sec)//插入成功

在MySQL中，CHECK子句的功能并没有被实现，所以它虽然会对语句进行分析，但是并不会去真正使用这个功能。

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表的设计

表的关系

如果要设计一个表，首先就要考虑多个表之间的关系

一对一

例如人和身份证的关系，每个人都对应有着只属于自己的身份证

一对多

例如学生和班级的关系，一个班级拥有多个学生，但是一个学生只能属于一个班级

多对多

例如学生、课程、选课表的关系。
一个学生可以选择多门课程，一个课程也可以被多个学生选择

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三大范式

表的关系只是设计的最基础的一项，考虑好关系，确认好数据项，将数据填进去即可。
但是那样的设计并不合理，可能会存在数据冗余、传输性能、查询性能等问题，所以需要用到三大范式来规范数据库表的设计，减少数据库的冗余性。

范式是针对数据库表设计的几种方案，目前关系数据库有六种范式：第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF）、巴斯-科德范式（BCNF）、第四范式(4NF）和第五范式（5NF，又称完美范式）。

通常我们使用的都是第一范式（1NF）、第二范式（2NF）、第三范式（3NF），所以又将他们称为三大范式。

第一范式

第一范式：要求数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项。

例如

在这个表中，家庭信息和学校信息并不是原子的，例如家庭信息中包含了家庭组成和所在地，学校信息包含了年级和学位。

对于第一范式，需要确保每一项数据都是不可分割的原子性数据，不能是一个集合
调整后

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第二范式

第二范式：在第一范式的基础上，非主键数据必须完全依赖主键，不能部分依赖（针对组合主键）

第二范式的目的是确保一个表只说明一个事物

例如

在这个图中订单号和产品号作为组合主键，但是后面的订单信息、订单时间只与订单号相关，而与产品号无关，部分依赖于主键，违反了第二范式。可以看到，后面的数据中存在着大量的重复，造成了数据冗余

所以需要将其分割出去单独建立一个表

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第三范式

第三范式：在第二范式的基础上，非主键数据之间不能相互依赖，依赖关系不能传递，每一个非主键数据都必须要和主键直接依赖而非间接依赖

第三范式主要解决依赖关系传递带来的数据冗余问题

例如

该图中，班主任性别与班主任年龄直接依赖于班主任姓名，而与主键学号并没有直接的依赖关系，而是间接，存在着依赖传递的问题。

所以需要将这两项分割出去单独建表