设计数据库的表

1.1概念须知

1. 主键（Primary Key）

定义

主键是表中一个或多个字段的组合，用于唯一标识表中的每一行记录。主键字段的值必须是唯一的，且不能为NULL。一般情况下是一个字段即可，在单个字段无法表示其唯一性是会用复合主键，比如多对多关系关联表中的外键

特点

1. 唯一性：主键字段的值必须是唯一的，不能有重复值。例如，在学生表中，学生编号（student_id）可以作为主键，因为每个学生的编号是唯一的。
2. 非空性：主键字段的值不能为NULL。在插入或更新记录时，必须为每个主键字段提供一个值。
3. 不可变性：主键值一旦确定，通常不应更改，因为主键值的更改可能会影响与其他表的关联关系。

示例

假设有一个学生表（Students），其结构如下：

CREATE TABLE Students (
    student_id INT PRIMARY KEY,  -- 主键字段
    student_name VARCHAR(50),
    age INT,
    class_id INT
);

在这个表中，student_id被定义为主键，用于唯一标识每个学生。 

2. 外键（Foreign Key）

定义

外键是表中的一个字段或字段组合，用于引用另一个表的主键，从而建立两个表之间的关系。外键的作用是确保数据的引用完整性，即外键字段的值必须是被引用表中主键的有效值，或者为NULL。

特点

1. 引用完整性：外键字段的值必须是被引用表中主键的有效值，或者为NULL。例如，如果学生表中的class_id是外键，引用班级表（Classes）的class_id，那么class_id的值必须在班级表中存在。
2. 依赖性：外键字段的值依赖于被引用表的主键值。如果被引用表中的主键值被删除或更改，外键字段的值也会受到影响。
3. 级联操作：在某些情况下，可以设置外键的级联操作，如级联删除（ON DELETE CASCADE）或级联更新（ON UPDATE CASCADE）。例如，如果删除了一个班级，可以设置级联删除，自动删除所有引用该班级的学生记录。

示例

假设有一个班级表（Classes）和学生表（Students），其结构如下：

CREATE TABLE Classes (
    class_id INT PRIMARY KEY,  -- 班级表的主键
    class_name VARCHAR(50)
);

CREATE TABLE Students (
    student_id INT PRIMARY KEY,  -- 学生表的主键
    student_name VARCHAR(50),
    age INT,
    class_id INT,
    FOREIGN KEY (class_id) REFERENCES Classes(class_id)  -- 外键字段
);

1.2数据实体间的关系

1. 一对一关系

• 这种关系比较少见。例如，一个学校只有一个校长，一个校长只管理一个学校。在设计表时，可以在任意一个表中添加另一个表的主键作为外键。比如学校表（school）的主键是school_id，校长表（principal）的主键是principal_id，可以在校长表中添加school_id作为外键，也可以在学校表中添加principal_id作为外键。一般选择在业务操作更频繁的表中添加外键，如果经常通过学校查找校长信息，就在校长表中添加school_id外键。

1. 一对多关系

• • 这是最常见的关系类型。例如，一个班级有多个学生，但一个学生只属于一个班级。在这种情况下，在“多”的一方的表中添加“一”的一方表的主键作为外键。班级表（class）的主键是class_id，学生表（student）的主键是student_id，那么在学生表中添加class_id作为外键。这样可以通过class_id将学生和班级关联起来，方便查询某个班级的所有学生等操作。

1. 多对多关系

• • 例如，学生和课程之间的关系。一个学生可以选修多门课程，一门课程也可以被多个学生选修。对于这种关系，需要创建一个关联表（也叫连接表或中间表）。关联表通常包含两个主表的主键作为外键。可以创建一个选修表（enrollment），在选修表中有student_id和course_id两个字段，它们分别作为学生表和课程表的外键。同时，这个关联表还可以添加其他属性，如成绩（score）等信息。

1.3设计数据库的表

1. 确定主键

非关联表主键设计：

把握主键特性，唯一，非Null，不可改变等特性即可，类比身份证号。

关联表主键设计：

1. 1. 一种是将两个外键组合成复合主键
   2. 新建一个单独的主键

2. 确定外键

1. 1. 外键的数据类型和长度要与被引用的主键完全一致
   2. 要设置外键约束，以保证数据的完整性，例如外键引用其他表的主键
   3. 当被引用的主键记录被删除时，可以设置级联删除（关联表中对应的记录也会被删除）或者设置为禁止删除（除非先删除关联表中的记录）等操作

3. 确定其他字段

1. 自己表本身需要的字段，比如学生的姓名班级课程等等
2. 关联表中的其他字段也可以引用进来

4. 考虑数据库的完整性约束

1. 实体完整性

• • 确保每个表都有主键，主键值必须唯一且非空。在设计关联表时，无论是作为主表还是关联表，都要遵循这个原则。例如，在学生表中，student_id作为主键，数据库系统会自动保证每个学生的student_id是唯一的，且在插入数据时不能插入空值。

1. 参照完整性

• • 这是通过外键约束来实现的。在外键字段中，只能插入被引用表中存在的主键值，或者插入空值（如果外键字段允许为空）。例如，在选修表中插入数据时，student_id和course_id必须是学生表和课程表中存在的主键值，否则插入操作会失败。这样可以保证关联表中的数据与被关联表中的数据保持一致，避免出现孤立的记录。

1. 用户定义的完整性

• • 根据业务规则添加约束。例如，在选修表中，成绩字段score的值应该在0 - 100之间，可以在数据库表结构中设置检查约束（CHECK约束），如CHECK (score >= 0 AND score <= 100)，以确保数据符合业务逻辑。

5. 优化关联表设计

1. 索引优化

• • 在关联表的外键字段上创建索引。因为关联查询经常会在外键字段上进行连接操作，索引可以加快连接速度。例如，在选修表的student_id和course_id上创建索引，当执行类似SELECT * FROM students JOIN enrollment ON students.student_id = enrollment.student_id;这样的查询时，数据库可以利用索引快速找到匹配的记录。
  • 对于多对多关系的关联表，如果查询经常基于某个属性字段（如成绩），也可以在这个字段上创建索引。但是要注意，索引会占用额外的存储空间，并且在插入、更新和删除数据时会增加维护索引的开销，所以要合理创建索引。

1. 表结构简化

• • 避免在关联表中添加过多冗余字段。例如，在选修表中，不需要添加学生的姓名和课程的名称等冗余信息，这些信息可以通过关联学生表和课程表来获取。过多的冗余字段会增加存储空间的浪费，并且在数据更新时需要同步更新多个地方，容易出现数据不一致的情况。

6. 示例

我们有三个表：

1. 学生表（Students）：存储学生的基本信息。
2. 课程表（Courses）：存储课程的基本信息。
3. 选修表（Enrollments）：存储学生选修课程的记录，使用复合主键来确保唯一性。

--学生表
CREATE TABLE Students (
    student_id INT,
    student_name VARCHAR(50),
    age INT,
    PRIMARY KEY (student_id)  -- 主键
);
--课程表
CREATE TABLE Courses (
    course_id INT,
    course_name VARCHAR(50),
    PRIMARY KEY (course_id)  -- 主键
);
--选修表
CREATE TABLE Enrollments (
    student_id INT,
    course_id INT,
    grade CHAR(2),  -- 学生在这门课程的成绩
    PRIMARY KEY (student_id, course_id),  -- 复合主键
    FOREIGN KEY (student_id) REFERENCES Students(student_id),  -- 外键引用学生表
    FOREIGN KEY (course_id) REFERENCES Courses(course_id)  -- 外键引用课程表
);