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今日热门!（数据库系统概论|王珊）第五章数据库完整性-第一、二、三节：数据库三大完整性

来源：博客园
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  • 专栏目录首页：【专栏必读】（考研复试）数据库系统概论第五版（王珊）专栏学习笔记目录导航及课后习题答案详解

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目录
  • 一：数据库完整性概述
    • （1）数据库完整性的基本概念
    • （2）数据库完整性和安全性的区别
    • （3）为维护完整性DBMS必须要实现的功能
  • 二：实体完整性
    • （1）定义实体完整性
    • （2）实体完整性检查和违约处理
  • 三：参照完整性
    • （1）定义参照完整性
    • （2）参照完整性检查和违约处理
      • A：破坏完整性的行为
      • B：违约处理措施
        • ①：拒绝
        • ②：级联
        • ③：设为空值
      • C：SQL实现
  • 四：用户自定义完整性
    • （1）属性上的约束条件
      • A：不允许取空值（NOT NULL）
      • B：列值唯一（UNIQUE）
      • C：满足指定条件（CHECK）
    • （2）元组上的约束条件

在（数据库系统概论|王珊）第二章关系数据库-第二节、第三节：关系操作和关系完整性这一节中对数据库的三大完整性已有介绍，而本章的内容就是如何在SQL语言中实现这些完整性规则

一：数据库完整性概述

（1）数据库完整性的基本概念

数据库完整性：数据库的完整性是指数据的正确性和相容性


(资料图片)

  • 正确性：数据是符合现实世界语义、反映当前实际状况的。例如性别只能是男或女
  • 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。比如说年龄一般都在1-100岁，当然也有超过一百岁的，反正没有两百岁，三百岁成仙的人类

（2）数据库完整性和安全性的区别

完整性：是为了防止数据库中存在不符合语义的数据，也就是防止数据库中存在不正确的数据。因此，完整性检查和控制的防范对象是不合语义的、不正确的数据，防止它们进入数据库

安全性：是保护数据库防止恶意破坏和非法存取。因此，安全性控制的防范对象是非法用户和非法操作，防止他们对数据库数据的非法存取

（3）为维护完整性DBMS必须要实现的功能

1.提供定义完整性约束条件的机制

  • 完整性约束条件：是数据库中数据必须满足的语义条件规则
  • SQL标准使用了一系列概念来描述完整性，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

2.提供完整性检查的方法

  • 完整性检查：检查数据是否满足完整性规则的机制

3.进行违约处理

二：实体完整性

实体完整性：若属性A是基本关系\(R\)的主属性，则属性A不能取空值

（1）定义实体完整性

定义方法：关系模型的实体完整性在CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义。注意

  • 如果主码仅有一个属性（单属性）：可以定义为列级约束条件也可以定义为表级约束条件
  • 如果主码有多个属性：注意仅能定义为表级约束条件

演示：

如下有几个典型的例子

将Student表中的Sno属性定义为码(1)在列级定义主码CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY，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)); (3)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*/);

（2）实体完整性检查和违约处理

每当插入或对主码列进行更新操作时，DBMS按照实体完整性规则自动进行检查，包括

  • 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

其中检查记录中主码值是否唯一有两种方法

  • 全表扫描：十分耗时

  • 建立索引：关系数据库管理系统一般都会在主码上自动建立一个索引

三：参照完整性

（1）定义参照完整性

定义方法：关系模型的参照完整性在CREATE TABLE中用FOREIGN KEY定义，同时用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码

演示：

定义sc表的时候，其(Sno,Cno)是主码，分别参照Sudent的主码和Course表的主码

CREATE TABLE SC(Sno CHAR(9) NOT NULL,Sno CHAR(4) NOT NULL,Grade SMALLINT,PRIMARY KEY(Sno,Cno),FOREIGN KEY(Sno) REFERENCES Student(Sno),FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES Course(Cno));

（2）参照完整性检查和违约处理

A：破坏完整性的行为

参照完整性将表与表联系在了一起，所以对其中一个表的修改很可能会影响到另外一张表

举个例子，被参照表是Student，参照表是sc，破坏参照完整性的行为及其违约处理如下表所示

对于参照表sc的行为

  • 向sc表（参照表）中插入一个元组，这是会被拒绝的。因为有可能你所插入的元组的Sno（外码）无法在Student表中找到，这就意味着在成绩表中插入了一个非本班同学的成绩，这显然是不合理的
  • 修改sc表（参照表）中的一个元组，这是会被拒绝的。因为有可能你会修改该元组的Sno（外码），这就可能导致Sno无法在Student表中好到
  • 删除sc表（参照表）中的一个元组，这是可行的。因为它无非就是一条成绩信息

对于被参照Student的行为

  • 删除Student表（被参照表）中的一个元组，这是会被拒绝（也有可能级联删除或设为NULL）的。因为删除一个元组后，该元组所对应的Sno（主码）将不复存在，这就有可能导致sc表（参照表）中某些元组的Sno（外码）在Student表中找不到
  • 修改Student表（被参照表）中的一个元组，这是会被拒绝（也有可能级联删除或设为NULL）的。因为一旦修改了该元组的Sno属性，就会发生和上面一样的问题
  • 向Student表（被参照表）插入一个元组，这是可行的。因为它无非就是一个新同学嘛

B：违约处理措施

①：拒绝

拒绝：不允许该操作执行，为默认策略

②：级联

级联：当删除或修改Student表（被参照表）的一个元组导致与sc表（参照表）不一致时，则会删除或修改sc表（参照表）中的所有导致不一致的元组

  • 比如删除Student表中Sno为“201215121”的元组后，则会从sc表中级联删除sc.Sno="201215121"的所有元组
  • 注意：在这个例子中，按照语义环境选择级联删除是正确的，因为学生信息一旦删除了，那么成绩信息就没有存在的意义了

③：设为空值

假设有下面两个关系（划线为主码）

  • 参照表为学生表
  • 被参照表为专业表

设为空值：当删除或修改专业表（被参照表）的一个元组时造成了不一致，则将学生表（参照表）中的所有造成不一致的元组的对应属性（专业号）设为空值

  • 比如删除专业表中专业号为12的专业，那么接着就要把学生表中专业号=12的所有元组的专业号设置为空值
  • 注意：在这个例子中，按照语义环境选择设置为空值是正确的，因为专业一旦删除，表明该学生需要重新分配专业，除非该学生毕业，否则不可能把学生信息给删除

其中关于外码是否可以取空值，在前面的文章已经有详细介绍：（数据库系统概论|王珊）第二章关系数据库-第二节、第三节：关系操作和关系完整性

C：SQL实现

综上，在定义完整性约束时还要给出相应的处理策略

CREATE TABLE SC(Sno CHAR(9)Sno CHAR(4) Grade SMALLINT,//是外码也是主码，故不能取空值，实体完整性PRIMARY KEY(Sno,Cno),FOREIGN KEY(Sno) REFERENCES Student(Sno)ON DELETE CASCADE //删除Student表的元组时，级联删除本表相应元组ON UPDATE CASCADE, //更新Student表中的Sno时，级联更新本表相应元组FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES Course(Cno)ON DELETE NO ACTION //删除Course表的元组造成不一致时，拒绝执行ON UPDATE CASCADE //更新Course表中的Cno时，级联更新本表相应元组);
  • 策略可以根据具体环境、语义选择

四：用户自定义完整性

用户自定义完整性针对某一具体关系数据库的约束条件，反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求

（1）属性上的约束条件

A：不允许取空值（NOT NULL）

演示

CREATE TABLE SC(Sno CHAR(9),Cno CHAR(4),Grade SMALLINT NOT NULL,PRIMARY KEY(Sno,Cno)//定义了实体完整性，隐含了不允许取空值，在列级中可不写);

B：列值唯一（UNIQUE）

演示

CREATE TABLE DEPT(Deptno NUMERIC(2),Dname CHAR(9) UNIQUE NOT NULL, //唯一且不能取空值Location CHAR(10),PRIMARY KEY(Depto));

C：满足指定条件（CHECK）

演示

例如Ssex只能取“男”或“女”

CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9) PRIMARY KEY,Sname CHAR(8) NOT NULL,Ssex CHAR(2) CHECK(Ssex IN ("男","女")),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20));

例如Grade的取值范围为[0,100]

CREATE TABLE SC(Sno CHAR(9),Cno CHAR(4),Grade SMALLINT CHECK(Grade >= 0 AND Grade <= 100),PRIMARY KEY(Sno,Cno),FOREIGN KEY(Sno) REFERENCES Student(Sno),FOREIGN KEY(Cno) REFERENCES Course(Cno));

（2）元组上的约束条件

同属性值限制相比，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

演示

例如，规定插入男性时，其名字不能以Ms.开头

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.%"));
  • 是女性时条件成立可以插入
  • 是男性时，同时还要判断其姓名不能以Ms.开头

关键词： 实体完整性 参照完整性 约束条件