从零入门！MySQL 约束、范式设计与联合查询核心精讲

【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

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。