第7章 数据库完整性ppt课件.ppt

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1、 第第7 7章章 数据库完整性数据库完整性本章导读本章导读v 主要内容主要内容 介绍数据库完整性和完整性约束条件的基本概念，数据库完整性约束的分类以及数据库完整性控制机制。v 学习目标学习目标（1）了解数据库完整性约束条件的基本概念及分类；（2）掌握实体完整性、参照完整性和用户定义的完整性的定义；（3）理解数据库完整性的检查与违约处理机制。 7.1数据库完整性概述数据库完整性概述v 数据库完整性数据库完整性是指数据的正确性、有效性和相容性。v所谓正确性正确性是指数据的合法性。例如，数值型数据中只能包含数字而不能包含字母。v所谓有效性有效性是指数据是否属于所定义的有效范围。例如，性别只能是男或女

2、，学生成绩的取值范围为0100的整数。v所谓相容性相容性是指表示同一事实的两个数据应相同，不一致就是不相容，数据库是否具备完整性关系到数据库系统能否真实地反映现实世界。 v为维护数据库的完整性，避免数据库中存在不符合语义、不正确的数据，进行语义约束。那么这些加在数据库数据之上的语义约束条件称为“数据库完数据库完整性约束条件整性约束条件”，有时也称为完整性规则。v它们作为模式的一部分存入数据库中，而DBMS中检查数据库中的数据是否满足语义规定的条件称为“完整性检查完整性检查”。 7.1数据库完整性概述数据库完整性概述7.2完整性约束条件完整性约束条件 完整性检查是围绕完整性约束条件进行的，因此完

3、整性约束条件是完整性控制机制的核心。数据完整性约束可以分为表级表级约束、元组级元组级约束和属性级属性级约束，其作用的对象分别为关系、元组、列三种。7.2完整性约束条件完整性约束条件 完整性约束条件涉及表、元组、列这三类对象，其状态可以是静态的，也可以是动态的。 静态约束静态约束是指数据库每一确定状态时的数据对象所应满足的约束条件。它是反映数据库状态合理性的约束。 动态约束动态约束是指数据库从一种状态转变为另一种状态时，新、旧值之间所应满足的约束条件。它是反映数据库状态变迁的约束。7.2.1 7.2.1 静态级约束静态级约束（1）静态列级约束 静态列级约束是对一个列的取值域的说明。其包括以下几方

4、面： 对数据类型的约束 对数据格式的约束 对取值范围或取值集合的约束 对空值的约束 其他约束（排序、组合列等）7.2完整性约束条件完整性约束条件7.2.1 7.2.1 静态级约束静态级约束（2）静态元组级约束 一个元组是由若干个列值组成的。静态元组级约束就是规定元组的各个列之间的值或结构的相互约束关系。例如订货关系中包含发货量、订货量等列，规定发货量不得超过订货量。7.2完整性约束条件完整性约束条件7.2.1 7.2.1 静态级约束静态级约束（3）静态表级约束 常见的静态关系约束有：实体完整性约束、参照完整性约束、函数依赖约束和统计约束。v实体完整性约束实体完整性约束：在关系模式中定义主键，一

5、个基本表中只能有一个主键。v参照完整性约束参照完整性约束：在关系模式中定义外键。v函数依赖约束函数依赖约束：大部分函数依赖约束都在关系模式中定义。v统计约束统计约束：字段值与关系中多个元组的统计值之间的约束关系。7.2完整性约束条件完整性约束条件7.2.2 7.2.2 动态动态级约束级约束（1）动态列级约束 动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件，包括以下两方面： 修改列定义时的约束v例如，将允许空值的列改为不允许空值时，如果该列目前已存在空值，则拒绝这种修改。 修改列值时的约束v修改列值有时需要参照其旧值，并且新旧值之间需要满足某种约束条件。7.2完整性约束条件完整性约束条件7.2

6、.2 7.2.2 动态级约束动态级约束（2）动态元组级约束 动态元组级约束是指修改元组中各个字段间需要满足某种约束条件。（3）动态表级约束 动态表级约束是加在关系变化前后状态上的限制条件。（如：事务一致性、原子性）7.2完整性约束条件完整性约束条件7.3.1 7.3.1 完整性控制机制的功能及执行约束完整性控制机制的功能及执行约束（1）完整性控制机制的功能 DBMS的完整性控制机制应具有三个方面的功能：v定义定义功能，即提供定义完整性约束条件的机制。v检查检查功能，即检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件。v违约处理违约处理，即监视数据操作的整个过程，如果发现有违背了完整约束条件的情况

7、，则采取恰当的操作来保证数据的完整性。 7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.1 7.3.1 完整性控制机制的功能及执行约束完整性控制机制的功能及执行约束（2）执行约束 根据完整性检查的时间不同，可分为立即执行约束和延迟执行约束。立即执行约束是指在有关数据操作语句执行完后，立即对数据应满足的约束条件进行完整性检查。延迟执行约束是指在整个事务执行结束后才对数据应满足的约束条件进行完整性检查，检查正确方可提交。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.1 7.3.1 完整性控制机制的功能及执行约束完整性控制机制的功能及执行约束（2）执行约束 例如银行数据库中 “借贷总金额应平衡”的约束

8、就应该是延迟执行的约束，从帐号A转一笔资金到帐号B为一个事务，从帐号A转出去资金后帐就不平了，必须等转入帐号B后帐才能重新平衡，这时才能进行完整性检查。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理 在关系模型中有四类完整性约束：实体实体完整性、参照参照完整性、域域完整性、和用户定义用户定义的完整性，其中实体完整性和参照完整性约束条件为最重要的完整性约束，称为关系的两个不变性。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理（1）实体完整

9、性 实体完整性为元组级完整性，规定表的每一个元组都应该有一个唯一的标识符唯一的标识符，一般通过在表中定义的主键约束主键约束来体现，且其值不能为空值不能为空。如果一个关系的主码是由多个属性构成的，那么每个属性都不能取空值。除了PRIMARY KEY、NOT NULL 约束之外，我们还可以通过索引、UNIQUE约束或者IDENTITY属性等实现数据的实体完整性。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理v例7.1 建立“学生”表，包含学号、姓名、性别、年龄和所在系属性，定义其实体完整性。 CREATE TABLE

10、学生 (学号 CHAR(2) PRIMARY KEY NOT NULL UNIQUE, 姓名 CHAR(4), 性别 CHAR(2), 年龄 INT， 所在系 CHAR(8) )7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理实体完整性的检查和违约处理：v检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或更新。v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更新。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理（2）参照完整性 参照完整性是

11、表级完整性，它维护参照表中的外码与被参照表中的主码的相容关系，确保了外键外键中的每一个值与某个主键值相匹配主键值相匹配，即保证了表之间的数据的一致性。如果在被参照表中的某一元组被外码参照，那么这一行既不能被删除，也不能更改其主码。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理v例7.2 建立“选课”表，包含学号，课程号，成绩属性，定义该表的主码以及与“学生”表中的学号的参照关系。 CREATE TABLE 选课 (学号 CHAR(2), 课程号 CHAR(4), 成绩 SMALLINT, PRIMARY KEY(学

12、号,课程号)， FOREIGN KEY(学号) REFERENCES 学生(学号) )7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理 当不一致发生时，参照完整性的检查和违约处理：v级联操作v拒绝执行v设置为空值7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理（3）域完整性 域完整性为列级完整性。它为列或列组列或列组制定一个有效的数据集有效的数据集，并确定该列是否允许为空，通过check约束和规则来限制可能的取值范围（CKECK、DEFAU

13、LT，NOT NULL等）。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理v例7.3 限制“学生”表中学生年龄域的取值在18至24岁之间。 CREATE TABLE 学生 ( 学号 CHAR(2) UNIQUE, 姓名 CHAR(4) NOT NULL, 性别 CHAR(2), 年龄 INT CHECK(年龄 IN(18,24), 所在系 CHAR(8), PRIMARY KEY(学号) )7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理

14、 域完整性的检查和违约处理：v拒绝执行v设置为空值7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理（4）用户定义的完整性 用户定义的完整性是针对某个特定某个特定关系数据库的约束条件约束条件，它反映某一具体应用所涉及的数据必须满足的语义要求，通过CKECK、DEFAULT，NOT NULL，UNIQUE，IDENTITY属性约束。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理v例7.4 建立“教师”表，该表包含教师号、姓名、性别、职称和所在

15、系属性，要求进行实体完整性声明，同时根据用户需求显式为“教师号”字段设置自动编号（起始值：1000，增量：1）并为“职称”字段提供默认值“未知”。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理CREATE TABLE Teacher ( 教师号 CHAR(2) IDENTITY(1000,1)NOT NULL, 姓名 CHAR(4) NOT NULL, 性别 CHAR(2), 职称 CHAR(8) DEFAULT(“未知”), 所在系 CHAR(8), PRIMARY KEY(教师号) )7.3完整性控制与实现完整

16、性控制与实现7.3.2 7.3.2 完整性约束的定义、检查与违约处理完整性约束的定义、检查与违约处理 用户自定义完整性的检查和违约处理：v 插入元组或修改属性的值时，DBMS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。7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.3 7.3.3 实现参照完整性要考虑的几个问题实现参照完整性要考虑的几个问题（1）外码能否接受空值的问题 在实现参照完整性时，除了应该定义外码以外，还应该根据应用环境确定外码列是否允许取空值。 （2）在被参照关系中删除元组的问题要保持关系的参照完整性，就需要对参照表的相应元组进行处理，其处理策略有3种： 级联删除（CA

17、SCADES） 受限删除（RESTRICT） 置空值删除（SETNULL）7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.3 7.3.3 实现参照完整性要考虑的几个问题实现参照完整性要考虑的几个问题（3）在参照关系中插入元组时的问题 当向参照关系插入某个元组，而被参照表不存在主码值与参照表外码值相同的元组时，可采用两种处理策略： 受限插入 递归插入7.3完整性控制与实现完整性控制与实现7.3.3 7.3.3 实现参照完整性要考虑的几个问题实现参照完整性要考虑的几个问题（4）修改关系中主码的问题 不允许修改主码 允许修改主码（5）修改表是被参照关系元组的问题 级联修改 拒绝修改 置空值修改7.3完整性控制与实现完整性控制与实现本章小结本章小结1. 基本概念：数据库的完整性、完整性检查、静态约束、动态约束、实体完整性、参照完整性、用户自定义完整性。2. 数据完整性约束根据作用的对象不同可分为四类：实体完整性、参照完整性、域完整、和用户定义的完整性。3. DBMS的完整性控制机制的三大功能：定义、检查、违约处理。4. 完整性约束的属性约束：PRIMARY KEY、NOT NULL、FOREIGN KEY、REFERENCES、CHECK、DEFAULT等。5. 数据完整性约束可分为表级约束、元组级约束和属性级约束。