MySQL多表&外键&数据库设计

一、多表

1、多表简述

实际开发中,一个项目通常需要很多张表才能完成。
例如一个商城项目的数据库,需要有很多张表:用户表、分类表、商品表、订单表....

2、单表的缺点

1.数据准备

(1)创建一个数据库

CREATE DATABASE db3 CHARACTER SET utf8;

(2)数据库中创建一个员工表emp

  • 包含如下列 eid, ename, age, dep_name, dep_location
  • eid 为主键并 自动增长, 添加 5 条数据
-- 创建emp表 主键自增
CREATE TABLE emp(
    eid INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    ename VARCHAR(20),
    age INT ,
    dep_name VARCHAR(20),
    dep_location VARCHAR(20)
);

-- 添加数据 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('张百万', 20, '研发
部', '广州'); 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('赵四', 21, '研发
部', '广州'); 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('广坤', 20, '研发
部', '广州'); 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('小斌', 20, '销售
部', '深圳'); 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('艳秋', 22, '销售
部', '深圳'); 
 INSERT INTO emp (ename, age, dep_name, dep_location) VALUES ('大玲子', 18, '销售
部', '深圳'); 

2.单表的问题

(1)冗余,同一个字段中出现大量的重复数据

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3、解决方案

1.设计为两张表

(1) 多表方式设计

  • department 部门表 : id, dep_name, dep_location
  • employee 员工表: eid, ename, age, dep_id

(2)删除emp表,重新创建两张表

-- 创建部门表
-- 一方,主表
CREATE TABLE department(
     id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,   
     dep_name VARCHAR(30),  
     dep_location VARCHAR(30)
);
-- 创建员工表
-- 多方 ,从表
CREATE TABLE employee(
    eid INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    ename VARCHAR(20),
    age INT,
    dept_id INT

(3)添加部门表数据

-- 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; 

(4)添加员工表数据

-- 添加员工,dep_id表示员工所在的部门 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('张百万', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('赵四', 21, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('广坤', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('小斌', 20, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('艳秋', 22, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('大玲子', 18, 2); 
SELECT * FROM employee;

2.表关系分析

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  • 员工表中有一个字段dept_id 与部门表中的主键对应,员工表的这个字段就叫做 外键

  • 拥有外键的员工表 被称为 从表 , 与外键对应的主键所在的表叫做 主表

3.多表设计上的问题

  • 当我们在 员工表的 dept_id 里面输入不存在的部门id ,数据依然可以添加 显然这是不合理的.
-- 插入一条 不存在部门的数据
INSERT INTO employee (ename,age,dept_id) VALUES('无名',35,3);

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  • 实际上我们应该保证,员工表所添加的 dept_id , 必须在部门表中存在.

解决方案:

  • 使用外键约束,约束 dept_id ,必须是 部门表中存在的id

4、外键约束

1.什么是外键

  • 外键指的是在 从表 中 与 主表 的主键对应的那个字段,比如员工表的 dept_id,就是外键
  • 使用外键约束可以让两张表之间产生一个对应关系,从而保证主从表的引用的完整性

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外键的作用:可以让两张表之间产生一个对应的关联,从而保证主从表引用的完整性

  • 多表关系中的主表和从表
    • 主表: 主键id所在的表, 约束别人的表
    • 从表: 外键所在的表多, 被约束的表

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2.创建外键约束

(1)语法格式:

# 建表是添加外键约束
[CONSTRAINT] [外键约束名称] FOREIGN KEY(外键字段名) REFERENCES 主表名(主键字段名) 

# 已有表添加外键
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);

(2)重新创建employee表,添加外键,并添加数据

-- 先删除 employee表
DROP TABLE employee;
-- 重新创建 employee表,添加外键约束
CREATE TABLE employee(
    eid INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    ename VARCHAR(20),
    age INT,
    dept_id INT,
    -- 添加外键约束
    CONSTRAINT emp_dept_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES department(id)
);


-- 正常添加数据 (从表外键 对应主表主键)
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('张百万', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('赵四', 21, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('广坤', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('小斌', 20, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('艳秋', 22, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('大玲子', 18, 2); 
-- 插入一条有问题的数据 (部门id不存在)
-- Cannot add or update a child row: a foreign key constraint fails 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('错误', 18, 3); 
  • 添加外键约束,就会产生强制性的外键数据检查, 从而保证了数据的完整性和一致性,

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3.删除外键约束

语法格式:alter table 从表 drop foreign key 外键约束名称

-- 删除employee 表中的外键约束,外键约束名 emp_dept_fk
ALTER TABLE employee DROP FOREIGN KEY emp_dept_fk;

再将外键添加回来

语法格式: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);

-- 可以省略外键名称, 系统会自动生成一个
ALTER TABLE employee ADD FOREIGN KEY (dept_id) REFERENCES department (id);

4.外键约束注意事项

(1)从表外键类型必须与主键类型一致 否则创建失败

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(2)添加数据时,应该先添加主表中的数据

-- 添加一个新的部门
INSERT INTO department(dep_name,dep_location) VALUES('市场部','北京');
-- 添加一个属于市场部的员工
INSERT INTO employee(ename,age,dept_id) VALUES('老胡',24,3);

(3)删除数据时,应该先删除从表中的数据

-- 删除数据时 应该先删除从表中的数据
-- 报错 Cannot delete or update a parent row: a foreign key constraint fails
-- 报错原因 不能删除主表的这条数据,因为在从表中有对这条数据的引用
DELETE FROM department WHERE id = 3;
-- 先删除从表的关联数据
DELETE FROM employee WHERE dept_id = 3;
-- 再删除主表的数据
DELETE FROM department WHERE id = 3;

5.级联删除操作(了解)

  • 如果想实现删除主表数据的同时,也删除掉从表数据,可以使用级联删除操作
# 级联删除 
ON DELETE CASCADE 

(1)删除employee表,重现创建,添加级联删除

-- 重新创建添加级联操作
CREATE TABLE employee(
    eid INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
    ename VARCHAR(20),
    age INT,
    dept_id INT,
    CONSTRAINT emp_dept_fk FOREIGN KEY(dept_id) REFERENCES department(id)
    -- 添加级联删除
    ON DELETE CASCADE
);

-- 添加数据
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('张百万', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('赵四', 21, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('广坤', 20, 1); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('小斌', 20, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('艳秋', 22, 2); 
INSERT INTO employee (ename, age, dept_id) VALUES ('大玲子', 18, 2); 

-- 删除部门编号为2 的记录
DELETE FROM department WHERE id = 2;
  • 员工表中外键值是2的记录,也被删除了

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二、关系设计

实际开发中,一个项目通常需要很多张表才能完成。例如:一个商城项目就需要分类表(category)、商品表(products)、订单表(orders)等多张表。且这些表的数据之间存在一定的关系,接下来我们一起学习一下多表关系设计方面的知识 :

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1、一对多关系(常见)

  • 一对多关系(1:n)
    • 例如:班级和学生,部门和员工,客户和订单,分类和商品
  • 一对多建表原则
    • 在从表(多方)创建一个字段,字段作为外键指向主表(一方)的主键

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2、多对多关系(常见)

  • 多对多(m:n)
    • 例如:老师和学生,学生和课程,用户和角色
  • n 多对多关系建表原则
    • 需要创建第三张表,中间表中至少两个字段,这两个字段分别作为外键指向各自一方的 主键。

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3、一对一关系(了解)

  • 一对一(1:1)
    • 在实际的开发中应用不多.因为一对一可以创建成一张表。
  • 一对一建表原则
  • 外键唯一 主表的主键和从表的外键(唯一),形成主外键关系,外键唯一 UNIQUE

4、设计省&市表

(1)分析: 省和市之间的关系是 一对多关系,一个省包含多个市

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(2)SQL实现

# 创建省表 作为主表
CREATE TABLE province(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	NAME VARCHAR(20),
	description VARCHAR(20)
);

# 创建市表 作为从表
CREATE TABLE city(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	NAME VARCHAR(20),
	description VARCHAR(20),
	pid INT,
	CONSTRAINT pro_city_fk FOREIGN KEY (pid) REFERENCES province(id)
);

(3)查看表关系

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5、设计演员与角色表

(1)分析: 演员与角色 是多对多关系, 一个演员可以饰演多个角色, 一个角色同样可以被不同的演员扮演

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(2)SQL实现

# 创建演员表 作为主表
CREATE TABLE actor(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	NAME VARCHAR(20)
);

# 创建角色表 作为主表
CREATE TABLE role(
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	NAME VARCHAR(20)
);

# 创建中间表
CREATE TABLE actor_role(
	# 中间表自己的主键
	id INT PRIMARY KEY AUTO_INCREMENT,
	
	# 演员表外键 指向actor表主键
	aid INT,
	
	# 角色表外键 指向role表主键
	rid INT
);

(3)添加外键约束

# 为中间表aid字段添加外键约束
ALTER TABLE actor_role ADD FOREIGN KEY(aid) REFERENCES actor(id);
# 为中间表rid字段添加外键约束
ALTER TABLE actor_role ADD FOREIGN KEY(rid) REFERENCES role(id);

(4)查看表关系

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三、多表查询

1、什么是多表查询

  • DQL: 查询多张表,获取到需要的数据
  • 比如 我们要查询家电分类下 都有哪些商品,那么我们就需要查询分类与商品这两张表

2、数据准备

(1)创建数据库

-- 创建 db3_2 数据库,指定编码
CREATE DATABASE db3_2 CHARACTER SET utf8;

(2)创建分类表和商品表

#分类表 (一方 主表)
CREATE TABLE category (
  cid VARCHAR(32) PRIMARY KEY ,
  cname VARCHAR(50)
);
#商品表 (多方 从表)
CREATE TABLE products(
  pid VARCHAR(32) PRIMARY KEY ,
  pname VARCHAR(50),
  price INT,
  flag VARCHAR(2),      #是否上架标记为:1表示上架、0表示下架
  category_id VARCHAR(32),
  -- 添加外键约束
  FOREIGN KEY (category_id) REFERENCES category (cid)
);

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(3)插入数据

#分类数据
INSERT INTO category(cid,cname) VALUES('c001','家电');
INSERT INTO category(cid,cname) VALUES('c002','鞋服');
INSERT INTO category(cid,cname) VALUES('c003','化妆品');
INSERT INTO category(cid,cname) VALUES('c004','汽车');


#商品数据
INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p001','小米电视机',5000,'1','c001');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p002','格力空调',3000,'1','c001');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p003','美的冰箱',4500,'1','c001');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p004','篮球鞋',800,'1','c002');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p005','运动裤',200,'1','c002');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p006','T恤',300,'1','c002');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p007','冲锋衣',2000,'1','c002');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p008','神仙水',800,'1','c003');

INSERT INTO products(pid,pname,price,flag,category_id) VALUES('p009','大宝',200,'1','c003');

3、笛卡尔积

  • 交叉连接查询,因为会产生笛卡尔积,所以 基本不会使用

(1)语法格式:SELECT 字段名 FROM 表1, 表2;

(2)使用交叉连接查询,商品表和分类表

SELECT * FROM category , products;

(3)观察查询结果,产生了笛卡尔积(得到的结果无法使用)

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(4)笛卡尔积

假设集合A={a, b},集合B={0, 1, 2},则两个集合的笛卡尔积为{(a, 0), (a, 1), (a, 2), (b, 0), (b, 1), (b, 2)}。

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4、多表查询分类

1.内连接查询
  • 内连接的特点:
    • 通过指定的条件去匹配两张表中的数据, 匹配上就显示,匹配不上就不显示
      • 比如通过: 从表的外键 = 主表的主键 方式去匹配

1、隐式内连接

from子句 后面直接写 多个表名 使用where指定连接条件的 这种连接方式是 隐式内连接. 使用where条件过滤无用的数据

语法格式:SELECT 字段名 FROM 左表, 右表 WHERE 连接条件;

(1)查询所有商品信息和对应的分类信息

# 隐式内连接 
SELECT * FROM products,category WHERE category_id = cid;

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(1)查询商品表的商品名称和价格,以及商品的分类信息

  • 可以通过给表起别名的方式, 方便我们的查询(有提示)
SELECT 
    p.`pname`,
    p.`price`,
    c.`cname`
FROM products p , category c WHERE p.`category_id` = c.`cid`;

(2)查询格力空调是属于哪一分类下的商品

#查询 格力空调是属于哪一分类下的商品 
SELECT
	p.`pname`,
	c.`cname`
FROM products p, category c 
WHERE p.`pid` = 'p002' AND p.`category_id` = c.`cid`

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2、显式内连接

  • 使用 inner join ...on 这种方式, 就是显式内连接

语法格式:

SELECT 字段名 FROM 左表 [INNER] JOIN 右表 ON 条件
-- inner 可以省略

(1)查询所有商品信息和对应的分类信息

# 显式内连接查询
SELECT * FROM products p INNER JOIN category c ON p.category_id = c.cid;

(2)查询鞋服分类下,价格大于500的商品名称和价格

# 查询鞋服分类下,价格大于500的商品名称和价格
-- 我们需要确定的几件事
-- 1.查询几张表 products & category
-- 2.表的连接条件 从表.外键 = 主表的主键
-- 3.查询的条件 cname = '鞋服' and price > 500
-- 4.要查询的字段 pname price 
SELECT 
	p.`pname`, 
	p.`price` 
FROM products p JOIN category c 
ON p.`category_id` = c.`cid` 
WHERE p.`price` > 500 AND c.`cname` = '鞋服';
2.外连接查询

1、左外连接

  • 左外连接 , 使用 LEFT OUTER JOIN , OUTER 可以省略
  • 左外连接的特点
    • 以左表为基准, 匹配右边表中的数据,如果匹配的上,就展示匹配到的数据
    • 如果匹配不到, 左表中的数据正常展示, 右边的展示为null.

(1)语法格式:SELECT 字段名 FROM 左表 LEFT [OUTER] JOIN 右表 ON 条件

-- 左外连接查询
SELECT * FROM category c LEFT JOIN products p  ON c.`cid`= p.`category_id`;

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(2)做外链接查询每个分类下的商品个数

# 查询每个分类下的商品个数
/*
    1.连接条件: 主表.主键 = 从表.外键
    2.查询条件: 每个分类 需要分组
    3.要查询的字段: 分类名称, 分类下商品个数
*/
SELECT 
    c.`cnameÀS '分类名称',
    COUNT(p.`pid`) AS '商品个数' 
FROM category c LEFT JOIN products p ON c.`cid` = p.`category_id`
GROUP BY c.`cname`;

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2、右外连接

  • 右外连接 , 使用 RIGHT OUTER JOIN , OUTER 可以省略
  • 右外连接的特点
    • 以右表为基准,匹配左边表中的数据,如果能匹配到,展示匹配到的数据
    • 如果匹配不到,右表中的数据正常展示, 左边展示为null

语法格式:SELECT 字段名 FROM 左表 RIGHT [OUTER ]JOIN 右表 ON 条件


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3.各种连接方式总结

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  • 内连接: inner join , 只获取两张表中 交集部分的数据.
  • 左外连接: left join , 以左表为基准 ,查询左表的所有数据, 以及与右表有交集的部分
  • 右外连接: right join , 以右表为基准,查询右表的所有的数据,以及与左表有交集的部分

四、子查询

1、什么是子查询

  • 子查询概念
    • 一条select 查询语句的结果, 作为另一条 select 语句的一部分
  • 子查询的特点
    • 子查询必须放在小括号中
    • 子查询一般作为父查询的查询条件使用
  • 子查询常见分类
    • where型 子查询: 将子查询的结果, 作为父查询的比较条件
    • from型 子查询 : 将子查询的结果, 作为 一张表,提供给父层查询使用
    • exists型 子查询: 子查询的结果是单列多行, 类似一个数组, 父层查询使用 IN 函数 ,包含子查询的结果

2、子查询的结果作为查询条件

语法格式:SELECT 查询字段 FROM 表 WHERE 字段=(子查询);

(1)通过子查询的方式查询价格最高的商品信息

# 通过子查询的方式, 查询价格最高的商品信息
-- 1.先查询出最高价格
SELECT MAX(price) FROM products;
-- 2.将最高价格作为条件,获取商品信息
SELECT * FROM products WHERE price = (SELECT MAX(price) FROM products);

(2)查询化妆品分类下的商品名称、商品价格

#查询化妆品分类下的 商品名称 商品价格
-- 先查出化妆品分类的 id
SELECT cid FROM category WHERE cname = '化妆品';
-- 根据分类id ,去商品表中查询对应的商品信息
SELECT 
    p.`pname`,
    p.`price`
FROM products p 
WHERE p.`category_id` = (SELECT cid FROM category WHERE cname = '化妆品');

(3)查询小于平均价格的商品信息

-- 1.查询平均价格
SELECT AVG(price) FROM products; -- 1866
-- 2.查询小于平均价格的商品
SELECT * FROM products 
WHERE price < (SELECT AVG(price) FROM products);

3、子查询的结果作为一张表

语法格式:SELECT 查询字段 FROM (子查询)表别名 WHERE 条件;

# 查询商品中,价格大于500的商品信息,包括 商品名称 商品价格 商品所属分类名称

-- 1. 先查询分类表的数据
SELECT * FROM category;
-- 2.将上面的查询语句 作为一张表使用
SELECT 
    p.`pname`,
    p.`price`,
    c.cname
FROM products p 
-- 子查询作为一张表使用时 要起别名 才能访问表中字段
INNER JOIN (SELECT * FROM category) c 
ON p.`category_id` = c.cid WHERE p.`price` > 500;

注意:当子查询作为一张表的时候,需要取别名,否则无法访问表中的字段。

4、子查询结果是单类多行

  • 子查询的结果类似一个数组, 父层查询使用 IN 函数 ,包含子查询的结果

语法格式:SELECT 查询字段 FROM 表 WHERE 字段 IN (子查询);

# 查询价格小于两千的商品,来自于哪些分类(名称)
-- 先查询价格小于2000 的商品的,分类ID
SELECT DISTINCT category_id FROM products WHERE price < 2000;
-- 在根据分类的id信息,查询分类名称
-- 报错:  Subquery returns more than 1 row
-- 子查询的结果 大于一行
SELECT * FROM category 
WHERE cid = (SELECT DISTINCT category_id FROM products WHERE price < 2000);

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  • 使用in函数, in( c002, c003 )
-- 子查询获取的是单列多行数据
SELECT * FROM category 
WHERE cid IN (SELECT DISTINCT category_id FROM products WHERE price < 2000);
# 查询家电类 与 鞋服类下面的全部商品信息
-- 先查询出家电与鞋服类的 分类ID
SELECT cid FROM category WHERE cname IN ('家电','鞋服');
-- 根据cid 查询分类下的商品信息
SELECT * FROM products 
WHERE category_id IN (SELECT cid FROM category WHERE cname IN ('家电','鞋服'));

5、子查询总结

  • 子查询如果查出的是一个字段(单列), 那就在where后面作为条件使用.
  • 子查询如果查询出的是多个字段(多列), 就当做一张表使用(要起别名).

五、数据库设计

1、数据库三范式(空间最省)

  • 概念: 三范式就是设计数据库的规则.
    • 为了建立冗余较小、结构合理的数据库,设计数据库时必须遵循一定的规则。在关系型数据库中这种规则就称为范式。范式是符合某一种设计要求的总结。要想设计一个结构合理的关系型数据库,必须满足一定的范式
    • 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) , 其余范式以此类推。一般说来,数据库只需满足第三范式(3NF)就行了

1.第一范式 1NF

  • 概念:

    • 原子性, 做到列不可拆分
    • 第一范式是最基本的范式。数据库表里面字段都是单一属性的,不可再分, 如果数据表中每个字段都是不可再分的最小数据单元,则满足第一范式。
  • 示例

    • 地址信息表中, contry这一列,还可以继续拆分,不符合第一范式

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2.第二范式 2NF

  • 概念:

    • 在第一范式的基础上更进一步,目标是确保表中的每列都和主键相关。
    • 一张表只能描述一件事.
  • 示例:

    • 学员信息表中其实在描述两个事物 , 一个是学员的信息,一个是课程信息
    • 如果放在一张表中,会导致数据的冗余,如果删除学员信息, 成绩的信息也被删除了

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3.第三范式3NF

  • 概念:

    • 消除传递依赖
    • 表的信息,如果能够被推导出来,就不应该单独的设计一个字段来存放
  • 示例:

    • 通过number 与 price字段就可以计算出总金额,不要在表中再做记录(空间最省)

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2、数据库反三范式

1.概念

  • 反范式化指的是通过增加冗余或重复的数据来提高数据库的读性能
  • 浪费存储空间,节省查询时间 (以空间换时间)

2.什么是冗余字段?

  • 设计数据库时,某一个字段属于一张表,但它同时出现在另一个或多个表,且完全等同于它在其本来所属表的意义表示,那么这个字段就是一个冗余字段

3、反三范式示例

  • 两张表,用户表、订单表,用户表中有字段name,而订单表中也存在字段name。

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  • 使用场景
    • 当需要查询“订单表”所有数据并且只需要“用户表”的name字段时, 没有冗余字段 就需要去join 连接用户表,假设表中数据量非常的大, 那么会这次连接查询就会非常大的消耗系统的性能.
    • 这时候冗余的字段就可以派上用场了, 有冗余字段我们查一张表就可以了.

4、总结

  • 创建一个关系型数据库设计,我们有两种选择
    • 尽量遵循范式理论的规约,尽可能少的冗余字段,让数据库设计看起来精致、优雅、让人心醉。
    • 合理的加入冗余字段这个润滑剂,减少join,让数据库执行性能更高更快。

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