1.数据库约束的概述

1.1 约束的作用：

对表中的数据进行限制，保证数据的正确性、有效性和完整性。一个表如果添加了约束，不正确的数据将无法插入到表中。约束在创建表的时候添加比较合适。

1.2 约束种类：

2.主键约束

2.1 主键的作用

用来唯一标识数据库中的每一条记录

2.2 哪个字段应该作为表的主键？

通常不用业务字段作为主键，单独给每张表设计一个id的字段，把id作为主键。主键是给数据库和程序使用的，不是给最终的客户使用的。所以主键有没有含义没有关系，只要不重复，非空就行。
如：身份证，学号不建议做成主键

2.3 创建主键

主键关键字： primary key
主键的特点：
1)非空 not null
2)唯一

创建主键方式：

1. 在创建表的时候给字段添加主键

字段名 字段类型 PRIMARY KEY

2. 在已有表中添加主键

ALTER TABLE 表名 ADD PRIMARY KEY(字段名);

-- 创建表学生表st5, 包含字段(id, name, age)将id做为主键
create table st5(
id int primary key,
name varchar(20),
age int
)
desc st5;

2.4 删除主键

-- 删除st5表的主键
alter table st5 drop primary key;
desc st5;

-- 添加主键
alter table st5 add primary key(id);
desc st5;

2.5 主键自增

主键如果让我们自己添加很有可能重复,我们通常希望在每次插入新记录时,数据库自动生成主键字段的值

AUTO_INCREMENT 表示自动增长(字段类型必须是整数类型)

2.6 修改自增长的默认值起始值

创建表时指定起始值

CREATE TABLE 表名(
列名 int primary key AUTO_INCREMENT
) AUTO_INCREMENT=起始值;

-- 指定起始值为1000
create table st4 (
id int primary key auto_increment,
name varchar(20)
) auto_increment = 1000;
insert into st4 values (null, '孔明');
select * from st4;

创建好以后修改起始值

ALTER TABLE 表名 AUTO_INCREMENT=起始值;

alter table st4 auto_increment=2000;
insert into st4 values (null,'刘备');

2.7 DELETE和TRUNCATE对自增长的影响

• DELETE：删除所有的记录之后，自增长没有影响。
  
• TRUNCATE：删除以后，自增长又重新开始。
  

3.唯一约束

什么是唯一约束： 表中某一列不能出现重复的值

3.1 唯一约束的基本格式

字段名 字段类型 UNIQUE

3.2 实现唯一约束

-- 创建学生表st7, 包含字段(id, name),name这一列设置唯一约束,不能出现同名的学生
create table st7 (
id int,
name varchar(20) unique
)
-- 添加一个同名的学生
insert into st7 values (1, '张三');
select * from st7;
-- Duplicate entry '张三' for key 'name'
insert into st7 values (2, '张三');
-- 重复插入多个null会怎样？
insert into st7 values (2, null);
insert into st7 values (3, null);

null没有数据，不存在重复的问题

4.非空约束

什么是非空约束：某一列不能为null。

4.1 非空约束的基本语法格式

字段名 字段类型 NOT NULL

4.2 默认值

字段名 字段类型 DEFAULT 默认值

-- 创建一个学生表 st9，包含字段(id,name,address)， 地址默认值是广州
create table st9 (
id int,
name varchar(20),
address varchar(20) default '广州'
)
-- 添加一条记录,使用默认地址
insert into st9 values (1, '李四', default);
select * from st9;
insert into st9 (id,name) values (2, '李白');
-- 添加一条记录,不使用默认地址
insert into st9 values (3, '李四光', '深圳')

疑问:如果一个字段设置了非空与唯一约束，该字段与主键的区别?
1)主键数在一个表中，只能有一个。不能出现多个主键。主键可以单列，也可以是多列。
2)自增长只能用在主键上

5.外键约束

5.1 单表的缺点

创建一个员工表包含如下列(id, name, age, dep_name, dep_location),id主键并自动增长,添加5条数据：

CREATE TABLE emp ( id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT, NAME VARCHAR(30), age INT, dep_name VARCHAR(30), dep_location VARCHAR(30) ); 

-- 添加数据 
INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('张三', 20, '研发部', '广州'); INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('李四', 21, '研发部', '广州'); INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('王五', 20, '研发部', '广州'); INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('老王', 20, '销售部', '深圳'); INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('大王', 22, '销售部', '深圳'); INSERT INTO emp (NAME, age, dep_name, dep_location) VALUES ('小王', 18, '销售部', '深圳');

select * from emp;

以上数据表的缺点:

1. 数据冗余
2. 后期还会出现增删改的问题
   

5.2 解决方案:

-- 解决方案：分成2张表
-- 创建部门表(id,dep_name,dep_location)
-- 一方，主表
create table department(
id int primary key auto_increment,
dep_name varchar(20),
dep_location varchar(20)
);
-- 创建员工表(id,name,age,dep_id)
-- 多方，从表
create table employee(
id int primary key auto_increment,
name varchar(20),
age int,
dep_id int -- 外键对应主表的主键
)
-- 添加2个部门
insert into department values(null, '研发部','广州'),(null, '销售部', '深圳');
select * from department;
-- 添加员工,dep_id表示员工所在的部门
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('张三', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('李四', 21, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('王五', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('老王', 20, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('大王', 22, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('小王', 18, 2);
select * from employee;

问题：当我们在employee的dep_id里面输入不存在的部门,数据依然可以添加.但是并没有对应的部门，实际应用中不能出现这种情况。employee的dep_id中的数据只能是department表中存在的id

目标: 需要约束dep_id只能是department表中已经存在id
解决方式: 使用外键约束

5.3 什么是外键约束

什么是外键：在从表中与主表主键对应的那一列，如：员工表中的dep_id
主表： 一方，用来约束别人的表
从表： 多方，被别人约束的表

5.4 创建约束的语法

新建表时增加外键：

[CONSTRAINT] [外键约束名称] FOREIGN KEY(外键字段名) REFERENCES 主表名(主键字段名)

已有表增加外键：

ALTER TABLE 从表 ADD [CONSTRAINT] [外键约束名称] FOREIGN KEY (外键字段名) REFERENCES 主表(主键字段名);

-- 1) 删除副表/从表 employee
drop table employee;
-- 2) 创建从表 employee 并添加外键约束emp_depid_fk
-- 多方，从表
create table employee(
id int primary key auto_increment,
name varchar(20),
age int,
dep_id int, -- 外键对应主表的主键
-- 创建外键约束
constraint emp_depid_fk foreign key (dep_id) references department(id)
)
-- 3) 正常添加数据
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('张三', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('李四', 21, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('王五', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('老王', 20, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('大王', 22, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('小王', 18, 2);
select * from employee;
-- 4) 部门错误的数据添加失败
-- 插入不存在的部门
-- Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('老张', 18, 6);

5.5 删除外键

ALTER TABLE 从表 drop foreign key 外键名称;

-- 删除employee表的emp_depid_fk外键
alter table employee drop foreign key emp_depid_fk;

-- 在employee表存在的情况下添加外键

alter table employee add constraint emp_depid_fk
foreign key (dep_id) references department(id);

5.6 外键的级联

出现新的问题：

select * from employee;
select * from department;
-- 要把部门表中的id值2，改成5，能不能直接更新呢？
-- Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails
update department set id=5 where id=2;
-- 要删除部门id等于1的部门, 能不能直接删除呢？
-- Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails
delete from department where id=1;

什么是级联操作：
在修改和删除主表的主键时，同时更新或删除副表的外键值，称为级联操作

-- 删除employee表，重新创建employee表，添加级联更新和级联删除
drop table employee;
create table employee(
id int primary key auto_increment,
name varchar(20),
age int,
dep_id int, -- 外键对应主表的主键
-- 创建外键约束
constraint emp_depid_fk foreign key (dep_id) references
department(id) on update cascade on delete cascade
)
-- 再次添加数据到员工表和部门表
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('张三', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('李四', 21, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('王五', 20, 1);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('老王', 20, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('大王', 22, 2);
INSERT INTO employee (NAME, age, dep_id) VALUES ('小王', 18, 2);
-- 删除部门表？能不能直接删除？
-- Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails
drop table department;
-- 把部门表中id等于1的部门改成id等于10
update department set id=10 where id=1;
select * from employee;
select * from department;
-- 删除部门号是2的部门
delete from department where id=2;

6 数据约束小结

7. 表与表之间的关系

表关系的概念
现实生活中，实体与实体之间肯定是有关系的，比如：老公和老婆，部门和员工，老师和学生等。那么我们在设计表的时候，就应该体现出表与表之间的这种关系！

7.1一对一

7.2一对多

需求：一个旅游线路分类中有多个旅游线路

界面

表与表的关系


具体操作：

-- 创建旅游线路分类表tab_category
-- cid旅游线路分类主键，自动增长
-- cname旅游线路分类名称非空，唯一，字符串100
create table tab_category (
cid int primary key auto_increment,
cname varchar(100) not null unique
)
-- 添加旅游线路分类数据：
insert into tab_category (cname) values ('周边游'), ('出境游'), ('国内游'), ('港澳游');
select * from tab_category;
-- 创建旅游线路表tab_route
/*
rid旅游线路主键，自动增长
rname旅游线路名称非空，唯一，字符串100
price价格
rdate 上架时间，日期类型
cid 外键，所属分类
*/
create table tab_route(
rid int primary key auto_increment,
rname varchar(100) not null unique,
price double,
rdate date,
cid int,
foreign key (cid) references tab_category(cid)
)
-- 添加旅游线路数据
INSERT INTO tab_route VALUES
(NULL, '【厦门+鼓浪屿+南普陀寺+曾厝垵 高铁3天 惠贵团】尝味友鸭面线 住1晚鼓浪屿', 1499, '2018-01-27', 1),
(NULL, '【浪漫桂林 阳朔西街高铁3天纯玩 高级团】城徽象鼻山 兴坪漓江 西山公园', 699, '2018-02-22', 3),
(NULL, '【爆款￥1699秒杀】泰国 曼谷 芭堤雅 金沙岛 杜拉拉水上市场 双飞六天【含送签费 泰风情 广州往返 特价团】', 1699, '2018-01-27', 2),(NULL, '【经典•狮航 ￥2399秒杀】巴厘岛双飞五天 抵玩【广州往返 特价团】', 2399, '2017-12-23', 2),
(NULL, '香港迪士尼乐园自由行2天【永东跨境巴士广东至迪士尼去程交通+迪士尼一日门票+香港如心海景酒店暨会议中心标准房1晚住宿】', 799, '2018-04-10', 4);
select * from tab_route;

7.3多对多

需求：一个用户收藏多个线路，一个线路被多个用户收藏


对于多对多的关系我们需要增加一张中间表来维护他们之间的关系

具体操作：

/*
创建用户表tab_user
uid用户主键，自增长
username用户名长度100，唯一，非空
password密码长度30，非空
name真实姓名长度100
birthday生日
sex性别，定长字符串1
telephone手机号，字符串11
email邮箱，字符串长度100
*/
create table tab_user (
uid int primary key auto_increment,
username varchar(100) unique not null,
password varchar(30) not null,
name varchar(100),
birthday date,
sex char(1) default '男',
telephone varchar(11),
email varchar(100)
)
-- 添加用户数据
INSERT INTO tab_user VALUES
(NULL, 'cz110', 123456, '老王', '1977-07-07', '男', '13888888888', '[email protected]'),
(NULL, 'cz119', 654321, '小王', '1999-09-09', '男', '13999999999', '[email protected]');
select * from tab_user;
/*
创建收藏表tab_favorite
rid 旅游线路id，外键
date 收藏时间
uid用户id，外键
rid和uid不能重复，设置复合主键，同一个用户不能收藏同一个线路两次
*/
create table tab_favorite (
rid int,
date datetime,
uid int,
-- 创建复合主键
primary key(rid,uid),
foreign key (rid) references tab_route(rid),
foreign key(uid) references tab_user(uid)
)
-- 增加收藏表数据
INSERT INTO tab_favorite VALUES
(1, '2018-01-01', 1), -- 老王选择厦门
(2, '2018-02-11', 1), -- 老王选择桂林
(3, '2018-03-21', 1), -- 老王选择泰国
(2, '2018-04-21', 2), -- 小王选择桂林
(3, '2018-05-08', 2), -- 小王选择泰国
(5, '2018-06-02', 2); -- 小王选择迪士尼
select * from tab_favorite;

8. 数据库设计

8.1 数据规范化

8.1.1 什么是范式：

好的数据库设计对数据的存储性能和后期的程序开发，都会产生重要的影响。建立科学的，规范的数据库就需要满足一些规则来优化数据的设计和存储，这些规则就称为范式。

8.1.2 三大范式：

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）。
满足最低要求的范式是第一范式（1NF）。在第一范式的基础上进一步满足更多规范要求的称为第二范式（2NF），其余范式以次类推。一般说来，数据库只需满足第三范式(3NF）就行了。

8.2 1NF

数据库表的每一列都是不可分割的原子数据项，不能是集合、数组等非原子数据项。即表中的某个列有多个值时，必须拆分为不同的列。简而言之，第一范式每一列不可再拆分，称为原子性。

8.3 2NF

在满足第一范式的前提下，表中的每一个字段都完全依赖于主键。
所谓完全依赖是指不能存在仅依赖主键一部分的列。简而言之，第二范式就是在第一范式的基础上所有列完全依赖于主键列。当存在一个复合主键包含多个主键列的时候，才会发生不符合第二范式的情况。比如有一个主键有两个列，不能存在这样的属性，它只依赖于其中一个列，这就是不符合第二范式。
第二范式的特点：
1)
一张表只描述一件事情。
2)
表中的每一列都完全依赖于主键

8.4 3NF

在满足第二范式的前提下，表中的每一列都直接依赖于主键，而不是通过其它的列来间接依赖于主键。
简而言之，第三范式就是所有列不依赖于其它非主键列，也就是在满足2NF的基础上，任何非主列不得传递依赖于主键。所谓传递依赖，指的是如果存在"A → B → C"的决定关系，则C传递依赖于A。因此，满足第三范式的数据库表应该不存在如下依赖关系：主键列 → 非主键列x → 非主键列y