第5章数据库完整性

1、An Introduction to Database System1数据库系统概论数据库系统概论An Introduction to Database System第五章第五章 数据库完整性数据库完整性An Introduction to Database System2第五章第五章 数据库完整性数据库完整性什么是数据库的完整性n数据的正确性和相容性n防止不合语义的数据进入数据库。例: 学生的年龄必须是整数，取值范围为14-29； 学生的性别只能是男或女； 学生的学号一定是唯一的； 学生所在的系必须是学校开设的系；n完整性：是否真实地反映现实世界An Introduction to Data

2、base System3数据库的数据库的完整性与安全性完整性与安全性的的区别和联系区别和联系n两个不同的概念,但有一定的联系;前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据,防止错误信息的输入和输出,既所谓的垃圾进垃圾出(Garbage in Garbage out)所造成的无效操作和错误结果;后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法存取;安全性措施防范的对象是非法用户,完整性措施的防范对象是不合语义的数据.An Introduction to Database System4完整性控制机制完整性控制机制1.完整性约束条件定义2.完整性检查机制3.违约反应 An Introduction to Dat

3、abase System5完整性约束条件定义完整性约束条件定义n完整性约束条件：数据模型的组成部分，约束数据库中数据的语义nDBMS应提供定义数据库完整性约束条件，并把它们作为模式的一部分存入数据库字典中。An Introduction to Database System6完整性控制机制完整性控制机制n检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件 An Introduction to Database System7违约反应违约反应n如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性。An Introduction to Database System8补

4、充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）完整性约束条件作用的对象n列：对属性的取值类型、范围、精度等的约束条件n元组：对元组中各个属性列间的联系的约束n关系：对若干元组间、关系集合上以及关系之间的联系的约束An Introduction to Database System9补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）n静态n对静态对象的约束，是反映数据库状态合理性的约束n动态n对动态对象的约束，是反映数据库状态变迁的约束An Introduction to Database System10补充：完整性约束条件分类补充：完整性约束条件分类六类完整性约束条件n 静态列级列级约

5、束n 静态元组元组约束n 静态关系关系约束n 动态列级列级约束n 动态元组元组约束n 动态关系关系约束An Introduction to Database System11补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）1. 静态列级约束n静态列级约束：对的取值域的说明n最常见、最简单、最容易实现的一类完整性约束An Introduction to Database System12补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）n五类静态列级约束1) 数据类型约束：数据的类型、长度、单位、精度等 例：学生姓名的数据类型为字符型，长度为82) 对数据格式的约束例： 学号：前两位表示入

6、学年份，后四位为顺序编号 日期：YY.MM.DD。An Introduction to Database System13补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）3) 取值范围或取值集合的约束例：规定成绩的取值范围为0-100 年龄的取值范围为14-29 性别的取值集合为男,女4) 对空值的约束 空值：未定义或未知的值 空值：与零值和空格不同 有的列允许空值，有的则不允许，如成绩可为空值5) 其他约束例：关于列的排序说明，组合列等An Introduction to Database System14补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）2. 静态元组约束 规定元组的

7、各个列之间的约束关系例：订货关系中发货量=700元 静态元组约束只局限在元组上 An Introduction to Database System15补充：补充：完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）3. 静态关系约束 关系的各个元组之间或若干关系之间存在的各种联系或约束 常见静态关系约束：1) 实体完整性约束2) 参照完整性约束3) 函数依赖约束4) 统计约束An Introduction to Database System16统计约束统计约束n定义某个字段值与一个关系多个元组的统计值之间的约束关系n例：职工平均工资的2倍=部门经理的工资= 原来工资 年龄只能增长An Introduc

8、tion to Database System19完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）5. 动态元组约束 修改元组值: 各个字段之间要满足的约束条件例: 职工工资调整不得低于其原来工资 + 工龄*1.5An Introduction to Database System20完整性约束条件（续）完整性约束条件（续）6. 动态关系约束 关系变化前后状态：限制条件例：事务一致性、原子性等约束条件An Introduction to Database System21第五章 数据库完整性5.1 实体完整性5.2 参照完整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句5.5 域中的完整性限制5.

9、6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System225.1 实体完整性实体完整性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An Introduction to Database System235.1.1 实体完整性定义实体完整性定义n实体完整性（Entity Integrity）若属性A是基本关系R的主属性，则属性A不能取空值例SAP(SUPERVISOR，SPECIALITY，POSTGRADUATE)POSTGRADUATE属性为主码（假设研究生不会重名），则其不能取空值An Introduction to Database

10、System245.1.1 实体完整性定义实体完整性定义关系模型必须遵守实体完整性规则的原因(1) 实体完整性规则是针对基本关系基本关系而言的。一个基本表通常对应对应现实世界的一个实体集或多对多联系一个实体集或多对多联系。(2) 现实世界中的实体和实体间的联系都是可区分可区分的，即它们具有某种唯一性标识唯一性标识。(3) 相应地，关系模型中以主码作为唯一性标识主码作为唯一性标识。(4) 主码中的属性即主属性不能取空值属性不能取空值。 空值就是“不知道”或“无意义”的值。 主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这与第（2）点相矛盾，因此这个规则称为实体完整性。An I

11、ntroduction to Database System255.1.1 实体完整性定义实体完整性定义关系模型的实体完整性在Create table 中用 Primary Key定义。对单属性的构成的码有两种说明方法：n定义为列级约束条件n表级约束条件对多个属性构成的码只有一种说明方法，即定义为表级约束条件An Introduction to Database System26例题1将Student表中的Sno属性定义为码。Create table student (Sno char(9) primary key,/*在列级定义主码*/ Sname char(20) not null, Ss

12、ex char(2), Sage smallint, Sdept char(20) );5.1.1 实体完整性定义实体完整性定义An Introduction to Database System275.1.1 实体完整性定义实体完整性定义或者Create table student ( sno char(9), Sname char(20) not null, Ssex char(2), Sage smallint, Sdept char(20), primary key (sno) ,/*在表级定义主码*/);An Introduction to Database System285.1.

13、1 实体完整性定义实体完整性定义例题2 将SC表中的Sno,Cno属性组定义为码 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*/ )；An Introduction to Database System295.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理n用primary key 短语定义了关系的主码后，每当用户程序对基本表插入一条记录或者对主码列进行更新操作时，RDBMS将自动检查：n检查主码值是否唯

14、一，如果不唯一则拒绝插入或修改。n检查主码的各个属性是否为空，只要一个为空就拒绝插入或修改An Introduction to Database System305.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理n检查主码值是否唯一的方法（2种）：n全表扫描keyif2if3if4if5ikey1f21f31f41f51key2f22f32f42f52key3f23f33f43f53.插入An Introduction to Database System315.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理n全表扫描缺点：n耗时第二种方法：建索引（如B+树索引）nRDBM

15、S核心一般都在主码上自动建立一个索引n通过索引查找基本表中是否存在新的主码值 提高效率An Introduction to Database System325.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理例：255112 3066 7815 20 253 730 4168 69 71 7679 84 9351 54 65新插入记录的主码值新插入记录的主码值2525存在，不能插入An Introduction to Database System335.2 参照完整性参照完整性5.1 实体完整性实体完整性5.2 参照完整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句5.5 域中

16、的完整性限制5.6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System345.2 参照完整性参照完整性5.2.1 参照完整性定义参照完整性定义5.2.2 参照完整性检查和违约处参照完整性检查和违约处An Introduction to Database System355.2.1 参照完整性定义参照完整性定义n关系模型的参照完整性在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。An Introduction to Database System365.2.1 参照完整性定义参

17、照完整性定义例题3 定义SC中的参考完整性。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*/ )；An Introduction to Database System375.2.2 参照

18、完整性检查和违约处理参照完整性将两个表中的相应元组联系起来后。当进行增删操作时有可能破坏参照完整性，必须进行检查。An Introduction to Database System385.2.2 参照完整性检查和违约处理n对SC和Students有4种可能破坏参照完整性的情况：nSC表中增加一个元组，该元组的Sno 属性值在Students中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等。n修改SC表中的一个元组，修改后该元组的Sno属性的值在Students中找不到一个元组，其Sno属性值与之相等。n从Students表中删除一个元组，造成SC表中某些元组的Sno属性值在Students中找不到

19、一个元组，其Sno属性值与之相等。n修改Students表中的一个元组的Sno属性，造成SC表中某些元组的Sno属性值在Students中找不到一个元组，其Sno属性值与之相等An Introduction to Database System39 表5.1 可能破坏参照完整性的情况及违约处理被参照表（Students）参照表（例如SC）违约处理可能破坏参照完整性插入元组拒绝可能破坏参照完整性修改外码值拒绝删除元组可能破坏参照完整性拒绝/级联删除/设置为空修改主码值可能破坏参照完整性拒绝/级联删除/设置为空5.2.2 参照完整性检查和违约处理（续）An Introduction to Data

20、base System40处理策略处理策略1、拒绝（No action）执行不允许该操作执行。该策略一般为默认策略。2、级联（Cascade）操作当删除或修改被参照表(Students)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。例如，删除Students表中的元组，Sno值为200215121则要从SC表中级联删除SC.Sno= 200215121的所有元组。An Introduction to Database System41处理策略处理策略3、设置空值（Set-Null）例如：学生（学号，姓名，性别，专业号专业号，年龄） 专业（专业号，专业名）

21、 假设专业表（被参照表）中专业号=12的元组被删除，则学生表（参照表）中专业号=12的所有元组的专业号设置为空值 但在学生-选课数据库中，Students关系为被参照关系，其主码为Sno，SC为参考关系，Sno为外码。若SC的Sno为空值，则表明。外码是否允许为空值？An Introduction to Database System42处理策略处理策略 若违反了参照完整性，系统选用默认策略，即拒绝执行。 如果想让系统采用其他策略则必须在创建表的时候显式地加以说明。An Introduction to Database System43例题例题4 显式说明参照完整性的违约处理显式说明参照完整性

22、的违约处理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*/ on delete cascade， /*当删除当删除student表中的元组时，级联删除表中的元组时，级联删除SC表中的相应元组表中的相应元组*/ on update cascade， /*当更新当更新student表中的表中的Sno时，

23、级联更新时，级联更新SC表中的相应元组表中的相应元组*/ foreign key (sno) references courses(sno), /*在表级定义参照完整性*/ on delete no Action，/*当删除当删除courses表中的元组时造成了与表中的元组时造成了与SC表不一致拒绝删除表不一致拒绝删除*/ on update cascade，/*当更新当更新courses表中的表中的Cno时，级联更新时，级联更新SC表中的相应元组表中的相应元组*/ )；An Introduction to Database System44第五章 数据库完整性5.1 实体完整性5.2 参照完

24、整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句5.5 域中的完整性限制5.6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System455.3 用户定义完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义元组上的约束条件的定义5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理元组上的约束条件检查和违约处理An Introduction to Database System465.3.1 属性上的约束条件的定义n属性值的限制，包括：n列值非空（Not

25、null 短语）n列值唯一（unique短语）n检查列值是否满足一个布尔表达式（Check 短语）An Introduction to Database System475.3.1 属性上的约束条件的定义1、不允许取空值例题5 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, Cno char(40) not null, Grade smallint not null, Primary key (Sno, Cno), )An Introduction to Database System485.3.1

26、 属性上的约束条件的定义2、列值唯一例题6 建立部门表Dept ,要求部门名称Dname 列取值唯一，部门编号Deptno列为主码。Create table dept ( Deptno numeric(2)， Dname char(9) nuique, Location char(10), Primary key (Deptno) );An Introduction to Database System495.3.1 属性上的约束条件的定义3、用Check 短语指定列值应该满足的条件例题7 Student 表的Ssex只允许取“男”或“女”。Create table Students ( Sn

27、o char (9) primary key, Snome char(8) not null, Ssex char(2) check (Ssex IN (男，女)， Sage smallint, Sdept Char(20) )An Introduction to Database System505.3.1 属性上的约束条件的定义例题8 SC表的Grade 的值应该在0和100之间。Create table SC ( Sno char(9) not null, Cno char(4) not null, Grade smallint Check (Grade =0 and Grade =10

28、0), primary key (Sno,Cno), Foreign key (Sno) references Student(Sno), Foreign key (Cno) references Course (Cno) );An Introduction to Database System515.3 用户定义完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义元组上的约束条件的定义5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理元组上的约束条件检查和违约处理An Introduc

29、tion to Database System525.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理n当往表中插入元组或修改属性的值时，RDBMS就检查属性上的约束条件是否被满足，否则拒绝执行。An Introduction to Database System535.3 用户定义完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义元组上的约束条件的定义5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理元组上的约束条件检查和违约处理An Introduction to Database Syst

30、em545.3.3 元组上的约束条件的定义n与属性上约束条件的定义类似，在Create 语句中可以用Check短语定义元组上的约束条件，即元组级的限制。例题9 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 (Sex=女 or Sname not like Ms.%) );An Introduction to Database System

31、555.3 用户定义完整性5.3.1 属性上的约束条件的定义属性上的约束条件的定义5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理属性上的约束条件检查和违约处理5.3.3 元组上的约束条件的定义元组上的约束条件的定义5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理元组上的约束条件检查和违约处理An Introduction to Database System565.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理n当往表中插入元组或修改属性的值时，RDBMS就检查属性上的约束条件是否被满足，否则拒绝执行。An Introduction to Database System57第五章 数据库完整性5.1 实体完整性

32、5.2 参照完整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句完整性约束命名子句5.5 域中的完整性限制5.6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System585.4 完整性约束命名子句1、完整性约束命令子句语法：Constraintprimary key短语|foreign key 短语|check 短语作用：灵活地增加、删除一个完整性约束条件。An Introduction to Database System595.4 完整性约束命名子句例题10 建立学生登记表Students，要求学号在90 00099 999之间，姓名不能取空值，年龄小于

33、30，性别只能是“男”或“女”。Create table Students ( 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=3000) );An Introduction to Database System615.4 完整性约束命名子句2. 修改表中的完整性限制使用Alter table语句例题12 去掉例题10 Students表中对性别的限制

34、。Alter table student Drop constraint C4An Introduction to Database System625.4 完整性约束命名子句例题13 修改表 Students表中的约束条件，要求学号改为800 000 999 999之间，年龄小于30改为45。先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件。Alter table students Drop constraint C1;Alter table students Add constraint C1 check (Sno between 800000 and 99

35、9999),Alter table students Drop constraint C3;Alter table students Add constraint C3 check (Sage 45);An Introduction to Database System63第五章 数据库完整性5.1 实体完整性5.2 参照完整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句完整性约束命名子句5.5 域中的完整性限制域中的完整性限制5.6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System645.5 域中的完整性限制n命令：CREATE DOMAIN 建立一

36、个域以及该域应该满足的完整性约束条件。例14 建立一个性别域，并声明性别域的取值范围CREATE DOMAIN GenderDomain CHAR(2)CHECK (VALUE IN(男，女)；这样例10中对Ssex的说明可以改写为Ssex GenderDomainAn Introduction to Database System655.5 域中的完整性限制（续）例15 建立一个性别域GenderDomain，并对其中的限制命名。CREATE DOMAIN GenderDomain CHAR(2)CONSTRAINT GD CHECK (VALUE IN (男，女)；例16 删除域Gende

37、rDomain的限制条件GD。ALTER DOMAIN GenderDomainDROP CONSTRAINT GD；An Introduction to Database System665.5 域中的完整性限制（续）例17 在域GenderDomain上增加限制条件GDD。ALTER DOMAIN GenderDomainADD CONSTRAINT GDD CHECK (VALUE IN (1，0)；这样，通过例16和例17，就把性别的取值范围由(男，女)改为(1，0)。An Introduction to Database System67第五章 数据库完整性5.1 实体完整性5.2

38、参照完整性5.3 用户定义完整性5.4 完整性约束命名子句5.5 域中的完整性限制5.6 触发器5.7 小结An Introduction to Database System685.6 触发器5.6.1 定义触发器定义触发器5.6.2 激活触发器5.6.3 删除触发器An Introduction to Database System695.6.1 定义触发器（续）1、触发器（Trigger）: 定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊存储过程。一旦定义，任何对表的增、删、改的操作，系统都自动激活相应的触发器。 例：不及格门数预警。当不及格门数达到一定数时，系统自动激活一个过程，给学生打印预警通

39、知单。 例：当奥运门票第1，000，000张的幸运观众产生时，并赠送纪念品。满足两个要求： 1）指明什么事件发生和满足什么条件时执行触发器； 2）指明触发器执行什么样的动作。An Introduction to Database System705.6.1 定义触发器（续）2、格式Create trigger Before |After on For each Row|Statement When An Introduction to Database System71 5.6.1 定义触发器（续） 例题例题18 18 定义一个定义一个Before Before 行级触发器，为教师表行级触发器

40、，为教师表TeacherTeacher定义完定义完整性规则整性规则“教授的工资不得低于教授的工资不得低于40004000元，如果低于元，如果低于40004000元，自动元，自动改为改为40004000元元”。Create trigger Inser_or_Create trigger Inser_or_Update_Sal _Sal /*在教师表在教师表Teacher上定义上定义触发器触发器*/ Before insert or update on teacher Before insert or update on teacher*触发事件是插入或更新触发事件是插入或更新操作操作*/For

41、each row For each row /*这是行级触发器这是行级触发器*/ As begin As begin /*定义触发动作体定义触发动作体*/ If (new.Job= If (new.Job=教授教授 ) and (new.Sal4000) Then ) and (new.Sal4000) Then new.sal:=4000; new.sal:=4000; End If; End If;EndEnd； /*触发动作体结束触发动作体结束*/An Introduction to Database System72 5.6.1 定义触发器（续）例题19 定义一个After 行级触发器

42、，当教师表Teacher的工资发生变化后就自动在工资变化表Sal_log中增加一条相应纪录。Create table Sal_log(Eno numric(4) reference teacher(eno), Sal numric(7,2), Username char(10), Date timestamp )；An Introduction to Database System73 5.6.1 定义触发器（续）Create trigger insert_SalCreate trigger insert_Sal/*建立了一个触发器建立了一个触发器*/ After After insert i

43、nsert on teacheron teacherFor each rowFor each rowAs begin As begin insert into Sal_log values( insert into Sal_log values( new.Eno,new.Sal,Current_user,Current_Timestamp);new.Eno,new.Sal,Current_user,Current_Timestamp); End End；Create trigger Update_SalCreate trigger Update_Sal/*建立了一个触发器建立了一个触发器*/ After After update update on teacheron teacherFor each rowFor each rowAs begin As b