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🔍系列专栏：MySQL
文章目录：
【前言】
数据库是后端开发的基石，而约束、范式设计与联合查询是构建稳定、高效数据库的核心能力，本文将从基础的数据库约束讲起，再到三大范式设计，最后梳理多表联合查询的核心场景，帮你把零散知识点串成体系，快速掌握 MySQL 数据库设计与查询的关键逻辑。
一、约束
1.数据库约束
- 针对表的内容做出限制，用于确保数据的准确性和可靠性；
- 创建表的时候确定出来，跟随建表语句，一起被设置到数据库服务器中；
- 约束可以是数据类型，值范围，唯一性，非空等规则，确保数据的正确性和相容性
2.约束类型
| 类型 | 说明 |
|---|---|
| NOT NULL 非空约束 | 指定非空约束的列不能存储NULL值 |
| DEFALUT 默认约束 | 当没有给列赋值时使用的默认值 |
| UNIQUE 唯一约束 | 指定唯一约束的列每行数据必须有唯一的值 |
| PRIMARY KEY 主键约束 | NOT NULL 和 UNIQUE 的结合，可以指定一个列或多个列，有助于防止数据重复和提高数据的查询性能 |
| POREIGN KEY 外键约束 | 外键约束是一种关系约束，用于定义两个表之间的关联关系，可以确保数据的完整性和一致性 |
| CHECK 约束 | 用于限制列或数据在数据库表中的值，确保数据准确性和可靠性 |
2.1 NOT NULL 非空约束
定义表的某列不允许为NULL时，添加非空约束；
如下图：定义学生名，约束不能为NULL
2.2 DEFALUT 默认约束
- DEFALUT 约束用于向列中插入默认值，如果没有为列设置值，那么将会将默认值设置到该列；
- 没有设置默认约束时，列为NULL
2.3 UNIQUE 唯一约束
唯一约束的列，该列的值在所有记录中不能重复
如下图：设置唯一约束后，这个学号重复就会报错
不设置这个唯一约束，就可以正常添加
2.4 PRIMARYKEY主键约束
- 主键约束就是NOT NULL + NUIQUE;
- 必须包含唯一的值，且不能包含NULL;
- 每个表只能有一个主键，可以由单个列或多个列组成；
- 主键列建议使用BIGINT类型
-
添加非空和唯一约束后，key列显示PRI表示主键
-
id列重复时，会发生主键冲突
-
通常把主键列设置为自动增长，让数据库维护主键值；
-
插入数据时，不设置主键列的值，也就是为NULL；
-
如果某条记录写⼊失败，新⽣成的主键值将会作废；
-
主键值可以不连续；
-
由多个列组成的主键称为复合主键
2.5 FOREIGNKEY外键约束
- 外键用于定义主表和从表之间的关系；
- 外键约束定义在从表的列上，主表关联的列必须是主键或唯一约束；
- 当定义外键后，要求从表中的外键列数据必须在主表的主键或唯一列存在或为null；
- 插入班级id为NULL的记录，可以成功，说明没有分配班级，但不能插入没有的班级id；
- 删除主表的某条记录时，从表不能有对该记录的引用；
- 删除主表时，要先删除从表；
2.6 CHECK约束（MySQL8版本）
可以应⽤于⼀个或多个列，⽤于限制列中可接受的数据值，从⽽确保数据的完整性和准确性。（根据需要灵活定义）
二、数据库设计
1.三大范式
数据库的范式是⼀组规则。在设计关系数据库时，遵从不同的规范要求，设计出合理的关系型数据库，这些不同的规范要求被称为不同的范式。
1.1第一范式
定义
- 数据库的每一列都是不可分割的原子数据项，而不能是集合，数组，对象等非原子数据；
- 在关系型数据库的设计中，满足第一范式是对关系模式的基本要求。不满足第一范式的数据库就不能被称为关系数据库
eg:定义一个学生表，分为学生信息和学校信息
- 学校是一个对象，可以继续拆分，不满足第一范式；
- 学校信息包含在一行中，每一行都不能拆分，满足第一范式
1.2 第二范式
定义
在满足第一范式的基础上，不存在非关键字段对任意候选键的部分函数依赖。存在于表中定义了复合主键的情况下
复合主键：一个表只能有一个主键，但这一个主键可以包含一个列，也可以包含多个列；完全函数依赖：通过整个主键，确定一个数据；部分函数依赖：通过主键中的一部分，就能确定一个数据；候选键：复合主键中的列；非关键字段：除候选键之外剩下的列
eg:学号+课程名作为复合主键，都是候选键-->确定一条记录（完全依赖）
- 一张表中的某个列，不能只被主键的一部分确定出来；
- 实际开发中，大多数表都是单一的主键，天然遵循第二范式
不满足第二范式时出现的问题
- 数据冗余；
- 更新异常；
- 插入异常；
- 删除异常；
1.3 第三范式
在满足第二范式的基础上，不存在非关键字段，对任⼀候选键的传递依赖。（就是消灭传递依赖）
eg:
学院-->学院电话和地址;
id-->学院；
so：id-->学院电话和地址
拆成两张表，就不存在传递依赖了
【总结】
- 第一范式：要求列不可拆分；（不要把多个内容合并在一起）
- 第二范式：要消灭部分依赖；（注意有复合主键的情况）
- 第三范式：要消灭依赖传递
2.设计过程
- 从现实业务中抽象得到概念类
概念类是从现实世界中抽象出来的，在需求分析阶段就需要确定下来◦
类对应了数据库设计中的实体，实体对应了数据库中的表◦
类中的属性对应实体中的属性，实体的属性对应了表中的列
- 确定实体与实体之间的关系，并画出E-R画，⽅便项⽬参与⼈员理解与沟通
- 根据E-R图完成SQL语句的编号并创建数据库
表与表之间的关系
- 一对一；
- 一对多；
- 多对多；
- 没关系
三、联合查询
联合查询的表，需要有一定关系（一对一，一对多...）
1.笛卡尔积
笛卡尔积结果的列数就是两个表列数之和；
笛卡尔积结果的行数就是两个表行数之积；
- 顺序可能不一致，除非使用order by
- 笛卡尔积排列组合把所有情况列出来，其中包含无效数据
连接条件：两个表进行笛卡尔积的时候，其中对应列的值相同，筛选出来作为合理数据；（成员访问运算符）
【总结】多表联合查询
1.先进行笛卡尔积；
2.通过连接条件，进行筛选；
3.根据实际需求场景，进一步添加其他条件/order by/limit
4.针对列进行筛选/计算/分组/聚合
2.内连接
上面的多表查询也是在进行内连接
join on
3.外连接
左外连接：返回左表的所有记录和右表中匹配的记录.如果右表中没有匹配的记录，则结果集中对应字段会显⽰为NULL。右外连接：与左外连接相反，返回右表的所有记录和左表中匹配的记录。如果左表中没有匹配的记录，则结果集中对应字段会显⽰为NULL。全外连接：结合了左外连接和右外连接的特点，返回左右表中的所有记录。如果某⼀边表中没有匹配的记录，则结果集中对应字段会显⽰为NULL。
- 以左侧表为基准，把左侧表中所有的数据都列出来，至于右侧表没有的部分，填成null
4.自连接
自连接是自己与自己取笛卡尔积，可以把行转化成列，在查询的时候可以使⽤where条件对结果进⾏过滤，或者说实现⾏与⾏之间的⽐较。（在做表连接时为表起不同的别名。）
5.子查询（少用）
子查询是把⼀个SELECT语句的结果当做别⼀个SELECT语句的条件，也叫嵌套查询
6.合并查询（并列关系）
把多个SQL的查询结果，合并成一个结果集合;
确保合并的两组查询结果，列的个数/类型/要匹配
union : 求并集
==union all : ==
四、总结
本文系统梳理了 MySQL 数据库三大核心模块：数据库约束是保障数据完整性的第一道防线，从非空、默认、唯一到主键、外键、CHECK 约束，全方位避免无效、矛盾数据入库；三大范式是优化数据库结构的关键，通过减少数据冗余、规避更新 / 插入 / 删除异常，帮你设计出更合理、可维护的表结构；联合查询则覆盖了笛卡尔积、内连接、外连接、自连接与子查询的用法，让你能高效实现多表关联查询，写出性能更优的 SQL 语句，为后续复杂业务场景的数据库开发与优化打下坚实基础。