主键（Primary Key）与外键（Foreign Key）的作用与区别

在数据库设计中，主键和外键是两种重要的约束，它们帮助保持数据的完整性和关系的正确性。了解它们的作用和区别对于构建良好的数据库设计至关重要。

1. 主键（Primary Key）

主键用于唯一标识数据库表中的每一行记录。主键的值必须是唯一的，且不能为空。每个表只能有一个主键，并且主键列的值不可重复。通过主键，可以确保每一行数据都有一个唯一的标识符。

作用：

• 唯一性：主键保证了表中每一行数据的唯一性。
• 完整性：主键不能为空，确保每行记录都有有效的数据。
• 索引功能：数据库系统会自动为主键列创建唯一索引，加速查询操作。

代码案例：创建主键约束

假设我们有一个学生表，需要通过学号列来唯一标识每一位学生。我们可以使用如下 SQL 语句来创建主键：

CREATE TABLE 学生 (
    学号 INT NOT NULL,
    姓名 VARCHAR(100),
    年龄 INT,
    PRIMARY KEY (学号)
);

在这个例子中，学号列是主键，它保证了每个学生的学号是唯一的，且不能为空。

2. 外键（Foreign Key）

外键是一种约束，用于建立和维护两个数据表之间的关联关系。外键列的值来自于另一表的主键或唯一约束的列。外键帮助我们保持数据的参照完整性，确保表与表之间的关系有效。

作用：

• 参照完整性：外键确保一个表中的值在另一个表中存在，维护数据之间的正确引用。
• 关系建立：外键用于在多个表之间建立关联，使得数据更加结构化。
• 级联操作：外键支持级联更新和删除操作，帮助维护表间数据的一致性。

代码案例：创建外键约束

假设我们有一个成绩表，需要记录学生的成绩信息，并且每一条成绩记录都需要关联到学生表中的学号。我们可以使用以下 SQL 语句来创建外键：

CREATE TABLE 成绩 (
    成绩ID INT NOT NULL,
    学号 INT,
    课程 VARCHAR(100),
    分数 INT,
    PRIMARY KEY (成绩ID),
    FOREIGN KEY (学号) REFERENCES 学生(学号)
);

在这个例子中，成绩表中的学号列是外键，它参照了学生表中的学号列。通过外键，我们确保每条成绩记录都对应一个有效的学生。

3. 主键与外键的区别

虽然主键和外键都涉及数据的完整性，但它们在数据库设计中扮演着不同的角色。

主要区别：

• 唯一性 vs 参照完整性：主键保证表内数据的唯一性，外键保证表与表之间的数据引用有效。
• 位置不同：主键位于当前表中，而外键位于关联表中，指向另一个表的主键。
• 数量限制：一个表只能有一个主键，而一个表可以有多个外键。
• 约束的方向：主键约束影响的是表内的单个数据行，而外键约束影响的是表间的关系。

总结

主键和外键是数据库设计中至关重要的概念。主键确保每一条记录都有一个唯一标识符，而外键确保表之间的关系有效。理解这两者的作用和区别，对于进行数据库设计、确保数据完整性以及优化数据查询非常重要。