数据库基础与创建指南

# 数据库基础与创建指南 ## 1. 关系型数据库基础 ### 1.1 关系型数据库概念 关系型数据库基于埃德加·F·科德（Edgar F. Codd）博士在 20 世纪 70 年代发明的数据关系模型。这里的“关系”源于数学（集合论）中的关系概念，即可以通过定义良好的数学运算（关系代数和关系演算）来操作的元组集合。需要注意的是，“关系型数据库”中的“关系”与表之间的关系并无直接关联。 ### 1.2 键的理解 在关系型数据库中，键用于建立表之间的关系，主要有主键和外键两种类型。 - **主键**： - 定义：主键是用于唯一标识实体中记录的一个或多个属性（列）。 - 属性要求： - 实体的每条记录必须有非空值。 - 每条记录的值必须唯一。 - 在实体实例的生命周期内，值不能改变或变为空。 - 每个实体只能定义一个主键。 - 相关概念： - 候选键：任何可以作为主键的键或最小键集。确定候选键后，为每个实体选择一个且仅一个主键。 - 复合键：由多个属性组成的主键。一个实体只能有一个主键，但复合键可以有多个属性（最多 16 个）。 - 代理键：当一个额外的属性作为标识属性添加到列中时，称为代理键。其值在记录插入前的运行时生成并存储到表中。 - **外键**：外键通过标识父实体来完成表之间的关系。它提供了维护数据完整性（引用完整性）和在实体的不同实例之间导航的方法。每个关系模型中的关系都必须由外键支持。例如，在 Customers 和 Orders 表中，Orders 表的 CustomerID 字段是外键，引用了 Customers 表的 CustomerID 主键。 ### 1.3 数据完整性 数据完整性指数据库中的数据值正确且一致，包括实体完整性和引用完整性。 - **实体完整性**：主键的任何部分都不能为 null，以确保所有行都有主键值，且主键值唯一。数据库管理系统（DBMS）通过不允许产生无效主键的操作（如 INSERT、UPDATE）来强制执行实体完整性。 - **引用完整性**：当使用外键定义表之间的关系后，必须管理键数据以维护正确的关系。引用完整性要求子表中的所有外键值要么与父表中的主键值匹配，要么（如果允许）为空，即满足外键约束。 ### 1.4 规范化概念 规范化是一种避免潜在更新异常的技术，主要通过最小化逻辑数据库设计中的冗余数据来实现。规范化设计通常可以降低更新处理成本，但可能会使查询处理更加复杂。 - **规范化形式**：理论上有五种规范化形式，但实际中通常只需达到第三范式（3NF）。 - 第一范式（1NF）：所有列值都是标量，即具有单个值，不能根据数据模型进一步分解。所有关系和 SQL 表默认都满足 1NF。 - 第二范式（2NF）：非键属性必须完全依赖于唯一标识它们的键。例如，如果一个表包含员工和他们的职位，且多个员工可以有相同的职位，那么职位不依赖于唯一标识员工的键。为了将表转换为 2NF，需要为职位创建一个单独的表，并在原表中用外键引用新表。 - 第三范式（3NF）：所有非键列必须由整个主键唯一标识，而不仅仅是主键的一部分。例如，在一个包含 ManagerName、EmployeeId 和