6 关系模型之2.3 主键与外键

在前一节中，我们讨论了表的结构与数据类型。接下来，我们将探讨关系模型中的两个重要概念：主键和外键。这两个概念在确保数据一致性和完整性方面起着至关重要的作用，能够有效地管理表与表之间的关系。

1. 主键

1.1 概念

主键（Primary Key）是用来唯一标识表中每一行数据的一个或多个字段。每个表只能有一个主键，主键的值不能为空，且必须具有唯一性。

1.2 作用

• 唯一性：确保表中每条记录都是唯一的。
• 完整性：通过主键，可以确保不会出现重复的数据记录。

1.3 定义主键的示例

以下是创建一个简单学生表的示例，定义学号为主键：

CREATE TABLE 学生 (
    学号 INT PRIMARY KEY,
    姓名 VARCHAR(100),
    年龄 INT,
    性别 CHAR(1)
);

在这个示例中，学号字段被定义为主键，意味着每个学生的学号都必须是唯一且不能为空。

2. 外键

2.1 概念

外键（Foreign Key）是一种约束，用于实现表与表之间的关联。它是一个表中的字段，引用另外一个表的主键。外键的值可以为null，且其值不一定要求唯一。

2.2 作用

• 维护数据的完整性：通过设置外键，可以确保引用的数据存在，防止出现”孤立”的数据。
• 建立关系：外键用来在不同的表之间建立联系，方便进行复杂的数据查询。

2.3 定义外键的示例

假设我们有一个课程表，记录学生所选的课程，我们可以这样定义外键：

CREATE TABLE 课程 (
    课程ID INT PRIMARY KEY,
    课程名称 VARCHAR(100)
);

CREATE TABLE 选课 (
    学号 INT,
    课程ID INT,
    FOREIGN KEY (学号) REFERENCES 学生(学号),
    FOREIGN KEY (课程ID) REFERENCES 课程(课程ID)
);

在这段代码中，选课表中的学号和课程ID字段分别是引用学生表中的学号和课程表中的课程ID的外键。这意味着只有存在的学号和课程ID才可以被插入到选课表中，从而确保数据之间的完整性。

3. 示例：插入数据并验证外键约束

-- 插入学生数据
INSERT INTO 学生 (学号, 姓名, 年龄, 性别) VALUES (1, '张三', 20, 'M');
INSERT INTO 学生 (学号, 姓名, 年龄, 性别) VALUES (2, '李四', 22, 'F');

-- 插入课程数据
INSERT INTO 课程 (课程ID, 课程名称) VALUES (101, '数学');
INSERT INTO 课程 (课程ID, 课程名称) VALUES (102, '英语');

-- 插入选课数据
INSERT INTO 选课 (学号, 课程ID) VALUES (1, 101);  -- 这将成功
INSERT INTO 选课 (学号, 课程ID) VALUES (2, 102);  -- 这也将成功

-- 尝试插入一个不存在的学号，这将失败
INSERT INTO 选课 (学号, 课程ID) VALUES (3, 101);  -- 报错：外键约束失败

在上述代码中，前两条插入操作都成功执行，因为它们插入的是已存在的学号和课程ID。最后一条插入操作由于试图插入一个不存在的学号，从而触发外键约束失败，确保数据库的完整性和一致性。

4. 结论

通过使用主键和外键，我们能够有效地管理和维护数据库中的数据。这两种约束不仅可以确保数据的完整性，还能够增强数据之间的关联性，为复杂查询提供支持。下一节中，我们将继续深入学习SQL语言的基础知识，这将使我们能够更有效地与关系数据库进行交互。