数据库完整性浅析
文章目录
介绍
数据库的完整性（integrity )是指数据的正确性（correctness)和相容性（compat- ability )。数据的正确性是指数据是符合现实世界语义、反映当前实际状况的；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。
数据的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。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。
实体完整性
##定义
若关系中的某一属性组的值能唯一地标识一个元组,而其子集不能,则称该属性组为候选码.若一个关系中有多个码,则选定其中一个为主码.主码或候选码都简称为码.
关系模型的实体完整性在CREATE TABLE中用PRIMARY KEY定义。对单属性构成的码有两种说明方法，一种是定义为列级约束条件，另一种是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，即定义为表级约束条件。
例: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,
Ssex CHAR(2),
Sage SMALLINT,
Sdept CHAR(20)
)；
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
)；
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*/
)；
检查和违约处理
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 对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统自动进行检查。包括：
- 检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改。
- 检査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。
参照完整性
定义
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。
例如，关系SC中一个元组表示一个学生选修的某门课程的成绩，（Sno, Cno)是主码。 Sno、Cno分别参照引用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),
FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),
FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)
)；
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了。因此，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，必须进行检查以保证这两个表的相容性。
参照表不应该添加新元组和修改外码值.被参照表不应该删除元组和修改主码值.
当上述的不一致发生时，系统可以采用以下策略加以处理。
(1) 拒绝（NOACTION)执行 不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略。
(2) 级联（CASCADE)操作
当删除或修改被参照表的一个元组导致与参照表的不一致时，删除或修改参照表中的所有导致不一致的元组。
(3) 设置为空值
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。
这里讲解一下外码能否接受空值的问题:如果外码是表的主码,则不能为空,否则可以为空.
用户定义的完整性
用户定义的完整性就是针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求。目前的关系数据库管理系统都提供了定义和检验这类完整性的机制，使用了和实体完整性、参照完整性相同的技术和方法来处理它们，而不必由应用程序承担这一功能。
属性上的约束条件
1. 属性上约束条件的定义
在CREATE TABLE中定义属性的同时，可以根据应用要求定义属性上的约束条件,即属性值限制，包括：
-
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短语)。
(1) 不允许取空值
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(4) NOT NULL,
Grade SMALLINT NOT NULL,
)；
(2) 列值唯一
例: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) UNIQUE NOT NULL, /*要求 Dname 列值唯一，且不能取空值*/
Location CHAR(IO),
PRIMARY KEY (Deptoo)
(3)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'）），
Sage SMALLINT,
Sdept CHAR(20)
)；
2.属性上约束条件的检查和违约处理
当往表中插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统将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。
元组上的约束条件
1. 元组上约束条件的定义
与属性上约束条件的定义类似，在CREATE TABLE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。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。
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*/
2. 元组上约束条件的检查和违约处理
当往表中插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统将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。
完整性约束命名子句
SQL还在CREATETABLE语句中提供了完整性约束命名子句CONSTRAINT,用来对完整性约束条件命名，从而可以灵活地增加、删除一个完整性约束条件。
1. 完整性约束命名子句
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、FOREIGN KEY、 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 NUMER1C(3)
CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 30),
Ssex CHAR(2)
CONSTRAINT C4 CHECK (Ssex IN ('男','女'）)，
CONSTRAINT StudentKey PRIMARY KEY(Sno)
)；
在Student表上建立了 5个约束条件，包括主码约束（命名为StudentKey)以及C1、C2、C3、C4这4个列级约束。
2. 修改表中的完整性限制
可以使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制。
例:修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900 000〜999 999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 C2 CHECK (Sno BETWEEN 900000 AND 999999);
ALTER TABLE Student
DROP CONSTRAINT C3;
ALTER TABLE Student
ADD CONSTRAINT C3 CHECK (Sage < 40);
断言
在SQL中可以使用数据定义语言中的CREATE ASSERTION语句，通过声明性断言(declarative assertions)来指定更具一般性的约束。可以定义涉及多个表或聚集操作的比较复杂的完整性约束。断言创建以后，任何对断言中所涉及关系的操作都会触发关系数据库管理系统对断言的检查，任何使断言不为真值的操作都会被拒绝执行。
1.创建断言的语句格式
CREATE ASSERTION <断言名> <CHECK 子句>
每个断言都被赋予一个名字，<CHECK子句>中的约束条件与WHERE子句的条件表 达式类似。
限制每一门课程最多60名学生选修。
CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM1
CHECK( 60>=ALL ( SELECT count (*) /* 此断言的谓词，涉及聚集操作 count*/
FROM SC /*和分组函数group by的SQL语句*/
GROUP by cno)
)；
2. 删除断言的语句格式
DROP ASSERTION <断言名>;
如果断言很复杂，则系统在检测和维护断言上的开销较高，这是在使用断言时应该注意的。
文章作者 Forz
上次更新 2017-08-15