【数据库系统设计】数据库完整性(实体完整性、参照完整性、用户定义的完整性、CHECK语句)
数据库完整性
- 5.1 实体完整性
- 5.1.1 实体完整性定义
- 5.1.2 实体完整性检查和违约处理
- 5.2 参照完整性
- 5.2.1 参照完整性定义
- 5.2.2 参照完整性检查和违约处理
- 小结
- 5.3 用户定义的完整性
- 5.3.1 属性上的约束条件
- 不允许取空值
- 列值唯一
- 用`CHECK`短语指定列值应该满足的条件
- 5.3.2 元组上的约束条件
- 小结
- 5.4 完整性约束命名字句
- 修改表中的完整性限制
- 域约束:`CREATE DOMAIN` 语句(含`CHECK`子句)
- *5.5 域中的完整性限制
- *5.6 断言
- *5.7 触发器
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数据库的完整性:
- 数据的正确性
是指数据是符合现实世界语义,反映了当前实际状况的- 学生的学号必须唯一
- 性别只能是男或女
- 成绩的取值范围为0~100
- 数据的相容性
是指数据库同一对象在不同关系表中的数据是符合逻辑的- 学生所选的课程必须是学校开设的课程
- 学生所在的院系必须是学校已成立的院系
数据的完整性和安全性是两个不同概念:
- 数据的完整性
- 防止数据库中存在不正确的数据
- 防范对象:不正确的数据
- 完整性是阻止合法用户通过合法操作向数据库中加入不正确的数据
- 数据的安全性
- 保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取
- 防范对象:非法用户和非法操作
- 安全性防范的是非法用户和非法操作存取数据库中的正确数据
为维护数据库的完整性,数据库管理系统必须:
- 提供定义完整性约束条件的机制
- 也称为完整性规则,是数据库中的数据必须满足的语义约束条件
- 完整性包括关系模型的实体完整性、参照完整性和用户定义完整性
- 这些完整性一般由SQL的数据定义语言语句来实现
- 提供完整性检查机制
- 检查数据是否满足完整性约束条件的机制称为完整性检查
- 一般在
INSERT
、UPDATE
、DELETE
语句执行后开始检查,也可以在事务提交时检查
- 违约处理
- 数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件,就采取一定的动作
- 拒绝执行该操作(NO ACTION)
- 级连执行其他操作(CASCADE)
- 数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件,就采取一定的动作
由DBMS进行完整性检查的好处:
- 不必由应用程序来完成,从而减轻了应用程序员的负担
- 能够为所有的用户和应用提供一致的数据库完整性,避免出现漏洞
5.1 实体完整性
5.1.1 实体完整性定义
- 单属性构成的码可以定义为列级或表级
- 多个属性构成的码只能定义为表级
Ex:将Student表中的Sno属性定义为码(单属性)
(1) 在列级定义主码
CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, /*列级定义主码*/Sname CHAR(20) NOT NULL,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20)
);
(2) 在表级定义主码
CREATE TABLE Student( Sno CHAR(9),Sname CHAR(20) NOT NULL,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20),PRIMARY KEY (Sno) /*表级定义主码*/
);
Ex:将SC表中的Sno,Cno属性组定义为码(多属性)
CREATE TABLE SC( Sno CHAR(9) NOT NULL,Cno CHAR(4) NOT NULL,Grade SMALLINT,PRIMARY KEY (Sno, Cno) /*只能在表级定义主码*/
);
5.1.2 实体完整性检查和违约处理
插入或对主码列进行更新操作,DBMS会按照实体完整性规则自动进行检查
- 检查主码值是否唯一,如果不唯一则拒绝插入或修改
- 检查主码的各个属性是否为空,只要有一个为空就拒绝插入或修改
检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描
- 依次判断表中每一条记录的主码值与将插入记录上的主码值(或者修改的新主码值)是否相同
- 全表扫描缺点:十分耗时
- 为避免对基本表进行全表扫描,RDBMS核心一般都在主码上自动建立一个索引
例:新插入记录的主码值是25
5.2 参照完整性
例:学生关系的“专业号”是外码,它参照专业关系的主码“专业号”
学生关系中每个元组的“专业号”属性只取两类值:
(1) 空值,表示该学生尚未确定专业
(2)非空值,该值必须是专业关系中某个元组的“专业号”值,表示该学生不可能属于一个不存在的专业
关系模型的参照完整性定义
- 在
CREATE TABLE
中用FOREIGN KEY
短语定义哪些列为外码 - 用
REFERENCES
短语指明这些外码参照哪些表的主码
5.2.1 参照完整性定义
例:Student表的Sdept属性是外码,参照DEPT表的主码Deptno
(1) 在列级定义参照完整性
CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, /* 列级完整性约束条件,Sno是主码*/Sname CHAR(20) UNIQUE,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20) FOREIGN KEY REFERENCES DEPT(Deptno)/*在列级定义参照完整性*/
);
(2) 在表级定义参照完整性
CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY, /* 列级完整性约束条件,Sno是主码*/Sname CHAR(20) UNIQUE,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20),FOREIGN KEY(Sdept) REFERENCES DEPT(Deptno)/*在表级定义参照完整性*/
);
例:关系SC中(Sno,Cno)是主码。Sno,Cno分别参照Student表的主码和Course表的主码
CREATE TABLE SC( Sno CHAR(9) NOT NULL,Cno CHAR(4) NOT NULL,Grade SMALLINT,PRIMARY KEY (Sno, Cno), /*在表级定义实体完整性*/FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno), /*在表级定义参照完整性*/FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno) /*在表级定义参照完整性*/
);
5.2.2 参照完整性检查和违约处理
- 一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来
- 对被参照表和参照表进行增删改操作时有可能破坏参照完整性,必须进行检查
参照完整性检查的时机?
例:表SC和Student有四种可能破坏参照完整性的情况
(1) SC表中增加一个元组,该元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等
(2) 修改SC表中的一个元组,修改后该元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等
(3) 从Student表中删除一个元组,造成SC表中某些元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等
(4) 修改Student表中一个元组的Sno属性,造成SC表中某些元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等 。
参照完整性违约处理
- 拒绝执行
NO ACTION
不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略 - 级联操作
CASCADE
当删除或修改被参照表(Student)的一个元组造成了与参照表(SC)的不一致,则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组 - 设置为空值
SET-NULL
当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致,则将参照表中的所有造成不一致的元组的对应属性设置为空值。
例:显式说明参照完整性的违约处理示例
CREATE TABLE SC( Sno CHAR(9) NOT NULL,Cno CHAR(4) NOT NULL,Grade SMALLINT,PRIMARY KEY(Sno,Cno),FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno)ON DELETE CASCADE /*级联删除SC表中相应的元组*/ON UPDATE CASCADE, /*级联更新SC表中相应的元组*/FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)ON DELETE NO ACTION/*当删除course 表中的元组造成了与SC表不一致时拒绝删除*/ON UPDATE CASCADE/*当更新course表中的cno时,级联更新SC表中相应的元组*/
);
小结
- 参照完整性的定义方法
CREATE TABLE … FOREIGN KEY … REFERENCE
- 参照完整性的检查时机
- 对被参照表和参照表进行增删改操作时
- 参照完整性的违约处理
- 拒绝执行
NO ACTION
- 级联操作
CASCADE
- 设置为空值
SET-NULL
- 拒绝执行
5.3 用户定义的完整性
用户定义的完整性是:针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求
关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义完整性的机制,不必由应用程序承担
5.3.1 属性上的约束条件
CREATE TABLE
时定义属性上的约束条件
- 列值非空
NOT NULL
- 列值唯一
UNIQUE
- 检查列值是否满足一个条件表达式
CHECK
不允许取空值
例:在定义SC表时,说明Sno、Cno、Grade属性不允许取空值。
CREATE TABLE SC( Sno CHAR(9) NOT NULL,/*不允许取空值*/Cno CHAR(4) NOT NULL,/*不允许取空值*/Grade SMALLINT NOT NULL,/*不允许取空值*/PRIMARY KEY (Sno, Cno),…
);
列值唯一
例:建立专业表DEPT,要求专业名称Dname列取值唯一且不能取空值,专业编号Deptno列为主码。
CREATE TABLE DEPT(Deptno NUMERIC(2),Dname CHAR(9) UNIQUE NOT NULL,/*要求Dname列值唯一, 并且不能取空值*/PRIMARY KEY (Deptno)
);
用CHECK
短语指定列值应该满足的条件
例:Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。
CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,Sname CHAR(8) NOT NULL,Ssex CHAR(2) CHECK (Ssex IN ('男','女')),/*性别属性Ssex只允许取'男'或'女' */Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20)
);
例:SC表的Grade的值应该在0和100之间。
CREATE TABLE SC( Sno CHAR(9) ,Cno CHAR(4),Grade SMALLINT CHECK (Grade>=0 AND Grade <=100), /*Grade取值范围是0到100*/PRIMARY KEY (Sno,Cno),FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)
);
属性上的约束条件检查和违约处理
- 插入元组或修改属性的值时,关系数据库管理系统检查属性上的约束条件是否被满足
- 如果不满足则操作被拒绝执行
5.3.2 元组上的约束条件
属性上的约束条件:只涉及单个属性
- 元组级的限制:可以设置不同属性之间的取值的相互约束条件
- 在
CREATE TABLE
时可以用CHECK
子句定义元组上的约束条件
例:当学生的性别是男时,其名字不能以Ms.打头
CREATE TABLE Student ( Sno CHAR(9), Sname CHAR(8) NOT NULL,Ssex CHAR(2), Sage SMALLINT, Sdept CHAR(20), PRIMARY KEY (Sno), CHECK (Ssex='女' OR Sname NOT LIKE 'Ms.%') /*定义了元组中Sname和Ssex两个属性值之间的约束条件*/
);
性别是女性的元组都能通过该项检查,因为Ssex='女'
成立;
当性别是男性时,要通过检查则名字一定不能以Ms.打头
元组上的约束条件检查和违约处理
- 插入元组或修改属性的值时,关系数据库管理系统检查元组上的约束条件是否被满足
- 如果不满足则操作被拒绝执行
小结
- 属性上的用户定义完整性
- 定义方法
- 检查时机
- 违约处理
- 元组上的用户定义完整性
- 定义方法
- 检查时机
- 违约处理
5.4 完整性约束命名字句
CONSTRAINT <完整性约束条件名><完整性约束条件>
<完整性约束条件>包括NOT NULL
、UNIQUE
、PRIMARY KEY
短语、FOREIGN KEY
短语、CHECK
短语等
例:建立学生登记表Student,要求学号在90000~99999之间,姓名不能取空值,年龄小于30,性别只能是“男”或“女”。
CREATE TABLE Student( Sno NUMERIC(6)CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 90000 AND 99999),Sname CHAR(20) CONSTRAINT C2 NOT NULL,Sage NUMERIC(3) CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 30),Ssex CHAR(2) CONSTRAINT C4 CHECK (Ssex IN ( ‘男’,'女')),CONSTRAINT StudentKey PRIMARY KEY(Sno)
);
例:建立教师表TEACHER,要求每个教师的应发工资不低于3000元。应发工资是工资列Sal与扣除项Deduct之和。
CREATE TABLE TEACHER( Eno NUMERIC(4) PRIMARY KEY /*在列级定义主码*/Ename CHAR(10),Job CHAR(8),Sal NUMERIC(7,2),Deduct NUMERIC(7,2),Deptno NUMERIC(2),CONSTRAINT TEACHERFKey FOREIGN KEY (Deptno) REFERENCES DEPT(Deptno),CONSTRAINT C1 CHECK (Sal + Deduct >= 3000)
);
修改表中的完整性限制
使用ALTER TABLE
语句修改表中的完整性限制
例:去掉上上例中Student表中对性别的限制。
ALTER TABLE Student
DROP CONSTRAINT C4;
例:修改表Student中的约束条件,要求学号改为在900000~999999之间,年龄由小于30改为小于40
- 可以先删除原来的约束条件,再增加新的约束条件:
ALTER TABLE Student
DROP CONSTRAINT C1;
ALTER TABLE Student
ADD CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 900000 AND 999999),ALTER TABLE Student
DROP CONSTRAINT C3;
ALTER TABLE Student
ADD CONSTRAINT C3 CHECK(Sage < 40);
域约束:CREATE DOMAIN
语句(含CHECK
子句)
定义:
CREATE DOMAIN COLOR CHAR(6) DEFAULT '???'
CHECK(/*格式同SELECT的WHERE*/VALUE IN('Red','Yellow','Blue','Green', '???')
);
使用:
CREATE TABLE PART (pno char(5),pname varchar(20),partcolor COLOR,……
);
*5.5 域中的完整性限制
*5.6 断言
*5.7 触发器
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