02.数据库设计相关知识

课程内容

实体、关系、属性键码，码的分类三种关系类型数据库设计

课程目标

将自己要做的系统，设计好数据库，画出ER图

课程概要

实体与关系、属性

定义

实体与关系粗略理解：实体是名词，关系是动词。在数据库中，无论实体还是关系，都以二维表的形式描述。
属性粗略理解：属性是形容词。无论是实体还是关系，都能拥有属性。

举例

狗拿耗子，多管闲事
| |  |       |
| |  |       └关系中的属性
| |  └实体
| └关系
└实体

这里有两个实体：狗和耗子，可以继续抽象成一个实体：动物，也就是说实体可以与自身进行关系关联。

此外：如果我们对狗和耗子进行详细的描述，这些描述就是实体的属性。例如：动物表

id	名字	种类	颜色	体重
1	小白	狗	白	5000g
2	阿灰	耗子	灰	600g
3	大黄	狗	黄	5500g

码、键

定义

码也叫做键，超码也可以叫超键。码是==同一个==实体或关系中，==一个或多个==属性的集合。

* 超码
能保证唯一性的属性集合

* 候选码
能保证唯一性的最小属性集合

* 主码
候选码中选出的一个代表

    * 自然码
    自然存在的主码

    * 代理码
    设计时添加的没有实际意义的主码

* 外码
其他实体、关系的主码

举例

id	名字	种类	颜色	体重
1	小白	狗	白	5000g
2	阿灰	耗子	灰	600g
3	大黄	狗	黄	5500g

在上表中：id、名字、颜色、体重，都能唯一标识一行数据，结合概念理解：

超码包含id、名字、颜色、体重中任意一项属性的组合，比如：id+名字、名字+种类……
候选码上表有4个候选码：id、名字、颜色、体重
主码主码是由设计者从候选码中选择而出
- 自然码如果我们选择：名字、颜色、体重中的任意一项属性作为主码，那么这个主码就叫自然码。
- 代理码如果我们选择id作为主码，那么这个主码就叫代理码。
外码假设我们选定id作为动物表的主码，在关系表中的：==主语动物id==和==谓语动物id==就是外码。

| 主语动物id | 动作 | 谓语动物id | 性质 | |--------|--------|--------|--------| | 1 | 拿 | 2 | 多管闲事 |

如上所述：我们对码的分类是基于当前系统范围的，世界上可能有千千万万只狗叫小白、叫大黄，但是只要我们系统中名字能保证唯一，那么名字属性就是候选码。

如果我们把名字定为主码，那今后就不能有另一只叫做小白、大黄的==任何动物==进入到系统，所以主码选择必须慎重考虑。

在系统中，为了避免发生上述情况，我们往往选用==代理码==（一般是自增长id、guid）作为主码。在阿里的开发规范中，强制限定使用自增长id作为主码。

关系类型

一对一（1:1）

定义：一张表的一条记录只能与另外一张表的一条记录相对应，反之亦然。

举例：班级表和教师表，其中一种关系是班主任，就是一对一关系。即一个班级只能有一名班主任，一位教师也只能当然一个班级的班主任。

一对多、多对一(1:n)

定义：一张表中的记录可以对应另外一张表中的多条记录，但是反过来，另外一张表中的> 一条记录只能对应第一张表中的一条记录。

举例：班级表和学生表，他们之间的归属关系，就是一对多关系。即一个班级拥有多名学生，一名学生只能属于一个班级。

多对多(n:m)

定义：一张表中的记录可以对应另外一张表中的多条记录，反过来，另外一张表中的一条记录也可以对应第一张表中的多条记录。

举例：还是班级表和教师表，任课教师关系，就是多对多关系。即一名教师可以教授多个班级的课程，一个班级也需要多名教师来授课。

如上所述：

两个表之间，允许存在多种关系，每种关系可以是不同的类型。（班主任、任课教师）
对关系的判断分类，需要从左边看向右边，再从右边看回到左边。（从班级看向教师，再从教师看回到班级）
两个表之间，并不需要每一条数据都能建立关系。（班级、教师表的班主任关系，并不是每一名教师都是班主任）
上述例子中列举的都是两者之间的关系，实际情况中可能有三者或多者同时参与形成的关系。此时应取最复杂的关系类型（复杂度排序 1:1 < 1:n < n:m)

数据库设计

数据库和自然语言（汉语、英语等）都是为了存储、交换信息，有一定的共通性，所以设计数据库完全可以参考自然语言，试着用自然语言描述系统。接下来我们以课程表系统为例，示范一下数据库设计的基本步骤：

需求调研与分析

为了完整的描述一个班级的课程表相关信息，我们至少需要使用下面两句话：

三（1）班的语文老师是李四。星期一上午第三节课是语文课。
抽取实体和关系

三（1）班的语文老师是李四。

任课教师：教师<-->班级<-->课程：多对多

多实体（老师、班级、课程）参与的关系，如何确定类型：

老师<-->班级：多对多班级<-->课程：多对多老师<-->课程：多对一（假设一位老师只教授一门课程）

取最复杂的关系就得到多对多关系。

星期一上午第三节课是语文课。

课程安排：上课时间<-->任课教师：多对一
画ER图将我们抽取出来的4个实体和1个关系，画成实体--关系图（ER图），通常使用方框表示实体、菱形表示关系、椭圆表示属性。
```
graph LR;
 C[班级];D[教师];E[课程];F{任课教师};G{课程安排};H[上课时间]
 C-->F;
 D-->F;
 E-->F;
 F-->G;
 H-->G;
```

02. 数据库设计相关知识