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1、An Introduction to Database System,中国人民大学信息学院,数据库系统概论 An Introduction to Database System 第五章 数据库完整性,An Introduction to Database System,引导同学们去观察和发现问题,数据库是现实世界状态的正确的反映. 那么如何确保数据库能正确反映现实世界呢?,时间,An Introduction to Database System,可能造成数据失真的因素,数据进入系统时的错误 与现实世界状态不符合的、不正确的数据,An Introduction to Database Syst
2、em,可能造成数据失真的因素,数据进入系统时的错误 与现实世界状态不符合的、不正确的数据 系统故障 丢失了数据,An Introduction to Database System,可能造成数据失真的因素,数据进入系统时的错误 与现实世界状态不符合的、不正确的数据 系统故障 丢失了数据 相互干扰 被他人覆写了,An Introduction to Database System,可能造成数据失真的因素,数据进入系统时的错误 与现实世界状态不符合的、不正确的数据 系统故障 丢失了数据 相互干扰 被他人覆写了 恶意破坏 非法入侵与修改,An Introduction to Database Sys
3、tem,可能造成数据失真的因素,数据进入系统时的错误 与现实世界状态不符合的、不正确的数据,An Introduction to Database System,引导学生进行分析和观察,有哪些具体的违反现实世界规则的情况？ （以学生选课数据库为例进行讨论） 学生的性别只能取“男”或者“女” 成绩应在0到100分之间 学生学号应唯一 学生所选课程应是存在的课程 学生的名字不能取“赵C” 其他,An Introduction to Database System,引导学生分析和观察,这些要求可以进一步分类 （分类是一种重要的研究方法，可以将问题进一步的弄清楚） 关系模型要求的约束：实体完整性，参照
4、完整性，数据类型等 用户定义的约束：可以按照约束影响的范围分为：单一属性上的，单一元组上的，单一表上的，多个表之间的；范围越小，维护的代价越小。 在高效统一地处理各种不同的约束有困难的时候，分而治之、各个击破是好办法。,An Introduction to Database System,对问题进行抽象和定义,对于一个关系模式R，以及一组从现实世界中抽象出来的约束条件F, 将F 称为“完整性约束条件”，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 对于任意的一个具体关系r R, 如何保证 F(r) 为真？,An Introduction to Database System,如
5、何进行完整性维护系统的设计？,三件事情： 1 如何表达完整性约束条件？ 2 如何检查完整性约束条件？如何检查？ 3 违反条件时候的如何处理？,An Introduction to Database System,数据库完整性,1.提供定义完整性约束条件的机制 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 这些完整性一般由SQL的DDL语句来实现,An Introduction to Database System,数据库完整性(续),2.提供完整性检查的方法 引起数据库状态改变的操作有哪些？INSERT、UPDATE、DELETE语句 执行上述操
6、作后开始检查。 3.违约处理 DBMS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(NO ACTION)执行该操作 级联(CASCADE)执行其他操作 其他用户定义的操作,An Introduction to Database System,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 用户定义的完整性 5.4 完整性约束命名字句 5.5 域中的完整性限制 5.6 触发器 5.7 小结,An Introduction to Database System,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,An Intr
7、oduction to Database System,5.1.1 实体完整性定义,关系模型的实体完整性 CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义 单属性构成的码有两种说明方法 定义为列级约束条件 定义为表级约束条件 对多个属性构成的码只有一种说明方法 定义为表级约束条件,An Introduction to Database System,实体完整性定义(续),例1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， /*在列级定义主码*/ Sname CHAR(20) NO
8、T 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 ) ); /*在表级定义主码*/,An Introduction to Database System,实体完整性定义(续),例2将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码 CREATE TABLE SC (Sno CHA
9、R(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 System,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,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自动进行检查。包括： 1. 检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改 2. 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
10、码值（或者修改的新主码 值）是否相同,An Introduction to Database System,实体完整性检查和违约处理(续),用全表扫描方法检查主码唯一性,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,An Introduction to Database System,实体完整性检查和违约处理(续),通过B+树索引查找基本表中是否已经存在新的主码值，可以提高效率,如果新插入记录的主码值是25 通过主码索引，从B+树的根结点开始查找 读取3个结点： 根结点（51） 中间结点（12 30） 叶结点（15 20 25） 该主码值已
11、经存在，不能插入这条记录,使用索引检查主码唯一,An Introduction to Database System,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 用户定义的完整性 5.4 完整性约束命名字句 5.5 域中的完整性限制 5.6 触发器 5.7 小结,An Introduction to Database System,5.2 参照完整性,5.2.1 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 5.2.2 参照完整性检查和违约处理,An Introduct
12、ion to Database System,参照完整性定义(续),例3 定义SC中的参照完整性 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
13、 Database System,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 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,An Introduction to Database System,参照完整性检查 (续),例如，对表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
14、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,An Introduction to Database System,参照完整性检查和违约处理(续),可能破坏参照完整性的情况及违约处理,An Introduction to Database System,违约处理,参照完整性违约处理 1. 拒绝(NO ACTION)执行 不允许该操
15、作执行。一般设置为默认策略。 2. 级连(CASCADE)操作 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 例如，删除Student表中的元组，Sno值为200215121，则从要 SC表中级连删除 SC.Sno=200215121的所有元组 3. 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。,An Introduction to Database System,违约处理(续),3. 设置为空值（SET-NULL）（续）
16、例如，有下面2个关系 学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄） 专业（专业号，专业名） 假设专业表中某个元组被删除，专业号为12 按照设置为空值的策略，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。 对应语义：某个专业删除了，该专业的所有学生专业未定，等待重新分配专业,外码,An Introduction to Database System,违约处理(续),对于参照完整性，除了应该定义外码，还应定义外码列是否允许空值 在学生表中，“专业号”是外码，可以取空值，表示这个学生的专业尚未确定 学生选课数据库中 Student关系为被参照关系，其主码为Sno SC为参照关系，Sno为外码 同时Sno为SC的主属性，按照实体完整性Sno不能为空值 若SC的Sno为空值，则表明尚不存在的某个学生，或者某个不知学号的学生，选修了某门课程，其成绩记录在Grade列中,这与学校的应用环境是不相符的 因此SC的Sno列不能取空值。同样，SC的Cno列不能取空值 一般地，当对参照表和
