第五章 数据库完整性.pptx

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1、刘铭皓第五章 数据库完整性数据库系统概论实体完整性用户定义的完整性参照完整性完整性约束命名字句01020304断言触发器0506第节数据库完整性概述数据库的完整性是指：数据的正确性：是指数据是符合现实世界语义，反映了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例如：学生的学号必须唯一性别只能是男或女本科学生年龄的取值范围为1450的整数学生所选的课程必须是学校开设的课程，学生所在的院系必须是学校已成立的院系等第节数据库完整性概述数据库的完整性与安全性n数据的完整性是防止数据库中存在不符合语义的数据，保证数据库中数据是正确的，避免非法的不合语义的错误数据的输入和

2、输出，即所谓的“垃圾进垃圾出”所造成的无效操作和错误结果。n数据的安全性是保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取。即安全性措施的防范对象是非法用户和非法操作；完整性措施的防范对象是不合语义的数据。数据的完整性和安全性是两个不同的概念第节数据库完整性概述DBMS完整性控制机制：提供定义完整性约束条件的机制：提供定义数据完整性约束条件的方法，完整性约束条件作为模式的一部分存入数据库中；a)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b)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c)这些完整性一般由SQL的数据定义语言语句来实

3、现 提供完整性检查的方法：进行完整性检查，检查数据是否满足约束条件；进行违约处理：若有违反，采取相应措施（拒绝、报告、改正）处理。第节数据库完整性概述提供定义完整性约束条件的机制：提供定义数据完整性约束条件的方法，完整性约束条件作为模式的一部分存入数据库中；提供完整性检查的方法：进行完整性检查，检查数据是否满足约束条件；a)数据库管理系统中检查数据是否满足完整性约束条件的机制称为完整性检查。b)一般在INSERT、UPDATE、DELETE语句执行后开始检查，也可以在事务提交时检查 进行违约处理：若有违反，采取相应措施（拒绝、报告、改正）处理。a)数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束

4、条件，就采取一定的动作n拒绝（NO ACTION）执行该操作n级连（CASCADE）执行其他操作第1节1.1 实体的完整性定义关系模型的实体完整性在CREATE TABLE操作中用PRIMARY KEY定义n如果是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n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 第1节1.1 实体的完整性定义例如：将Student表中的Sno属性定义为码在列级定义主码 CREATE TABLE Student(Sno CHAR(9)PRIMARY KEY,Sname CHAR(20)NOT NULL,Ssex CHAR

5、(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20);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);第1节1.1 实体的完整性定义例如：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*/);

6、第1节1.2 实体完整性检查和违约处理插入或对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统按照实体完整性规则自动进行检查。包括：n检查主码值是否唯一，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，只要有一个为空就拒绝插入或修改检查主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描第2节2.1 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第1节2.1 参照完整性定义例如：关系SC中（Sno，Cno）是主码。Sno，Cno分别参照Student表的主码和Course表的主码，定义SC中的

7、参照完整性CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9)NOT NULL,Cno CHAR(4)NOT NULL,Grade SMALLINT,PRIMARY KEY(Sno,Cno),/*表级定义实体完整性*/FOREIGN KEY(Sno)REFERENCES Student(Sno),/*表级定义参照完整性*/FOREIGN KEY(Cno)REFERENCES Course(Cno)/*表级定义参照完整性*/);第2节2.2 参照完整性检查和违约处理n一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来n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 在被参照关系

8、(主表)中删除元组的问题违约情况：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。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理违约反应策略：a)级联删除(Cascades)将参照关系(子表)中所有外码值与被参照关系(主表)中要删除元组主码值相同的元组一起删除b)受限删除/拒绝(Restricted)仅当参照关系(子表)中没有任何元组的外码值与被参照关系(主表)中要删除元组的主码值相同时,系统才执行删除操作,否则拒绝此操作c)置空值删除(NULLIFIES)删除被参照关系(主表)的元组,并将参照关系(子表)中相应元组的

9、外码置空值。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理例如：要删除Student关系中Sno=950001的元组，而SC关系中有4个元组的Sno都等于950001。a)级联删除(Cascades)将SC关系中所有4个Sno=950001的元组一起删除。如果参照关系同时又是另一个关系的被参照关系，则这种删除操作会继续级联下去b)受限删除/拒绝(Restricted)系统将拒绝执行此删除操作c)置空值删除(NULLIFIES)将SC关系中所有Sno=950001的元组的Sno值置为空值。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理在参照关系(子表)中插入元组的问题违约情况：SC表中增加一个元组，该元组的Sn

10、o属性的值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等违约反应策略：a)受限插入 仅当被参照关系(主表)中存在相应的元组，其主码值与参照关系(子表)中要插入元组的外码值相同时，系统才执行插入操作，否则拒绝此操作b)递归插入首先向被参照关系(主表)插入相应的元组，其主码值等于参照关系(子表)插入元组的外码值，然后向参照关系(子表)插入元组第2节2.2 参照完整性检查和违约处理例如：向SC关系插入(99001，1，90)元组而Student关系中尚没有Sno=99001的学生。a)受限插入系统将拒绝向SC关系插入(99001，1，90)元组b)递归插入系统将首先向Student关系

11、插入Sno=99001的元组，然后向SC关系插入(99001，1，90)元组。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理在被参照关系(主表)中修改主码违约情况：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属性的值与之相等违约反应策略：a)级联修改：修改被参照关系中主码值的同时，用相同的方法修改参照关系中相应的外码值b)受限修改/拒绝：拒绝此修改操作。只当参照关系中没有任何元组的外码值等于被参照关系中某个元组的主码值时，这个元组的主码值才能被修改c)置空值修改：修改被参照关系中主码值，同时将参照关系中相应的外码值置为空值

12、第2节2.2 参照完整性检查和违约处理例如：将S关系中Sno=950001的元组中Sno值改为960123。而SC关系中有 4个元组的Sno=950001。a)级联修改将SC关系中4个Sno=950001元组中的Sno值也改为960123。如果参照关系同时又是另一个关系的被参照关系，则这种修改操作会继续级联下去b)受限修改/拒绝只有SC中没有任何元组的Sno=950001时，才能修改S表中Sno=950001的元组的Sno值改为960123。c)置空值修改：将S表中Sno=950001的元组的Sno值改为960123。而将SC表中所有Sno=950001的元组的Sno值置为空值。第2节2.2

13、参照完整性检查和违约处理在参照关系(子表)中修改外码(同时是主码属性)违约情况：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属性的值与之相等违约反应策略：a)受限修改仅当被参照关系(主表)中存在相应的元组，其主码值与参照关系(子表)中要修改元组的外码值相同时，系统才执行修改操作，否则拒绝此操作。b)递归修改首先修改被参照关系(主表)相应的元组，其主码值等于参照关系(子表)要修改元组的外码值，然后修改参照关系(子表)插入元组。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理修改关系中主码的问题总结违约反应策略：a)不允许修改主码。b)允许修改主码，但必须保证主码

14、值的唯一性和非空性，否则拒绝修改。n允许修改关系主码的策略：(1)修改的是被参照关系的主码时，还必须检查参照关系，是否存在这样的元组，其外码值等于被参照关系的主码值。(2)当修改的是参照关系的外码(同时是主码属性)时，还必须检查被参照关系，是否存在这样的元组，其主码值等于参照关系的外码值。第2节2.2 参照完整性检查和违约处理对于参照完整性，除了应该定义外码，还应定义外码列是否允许空值外码是否能够取空值：依赖于应用环境的语义例如：职工-部门数据库中 职工表 EMP(职工号,部门号)/“部门号”可取空值 部门表 DEPT(部门号,)例如：学生-选课数据库中：学生表 STUDENT(学号,)选课表

15、 SC(学号,课号,)/“学号”和“课号”不可取空值第2节2.2 参照完整性检查和违约处理例如：显式说明参照完整性的违约处理示例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)ON DELETE CASCADE /*级联删除SC表中相应的元组*/ON UPDATE CASCADE,/*级联更新SC表中相应的元组*/FOREIGN KEY(Cno)REFERENCES Course(C

16、no)ON DELETE NO ACTION/*当删除course 表中元组造成与SC表不一致时拒绝删除*/ON UPDATE CASCADE/*当更新course表中的cno时，级联更新SC表中相应的元组*/);第3节3.1 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nCREATE TABLE时定义属性上的约束条件列值非空（NOT NULL）列值唯一（UNIQUE）检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK）第3节3.1 用户定义的完整性不允许取空值 例如：在定义SC表时，说明Sno、Cno、Grade属性不允许取空值。CREATE TABLE SC (Sn

17、o CHAR(9)NOT NULL,Cno CHAR(4)NOT NULL,Grade SMALLINT NOT NULL,PRIMARY KEY(Sno,Cno),);如果在表级定义实体完整性，隐含了Sno，Cno不允许取空值，则在列级不允许取空值的定义 可以不写 第3节3.1 用户定义的完整性列值唯一 例如：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，Location CHAR(10),PRIMARY KEY(Deptn

18、o);要求Dname列值唯一,并且不能取空值第3节3.1 用户定义的完整性用CHECK短语指定列值应该满足的条件 例如：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);性别属性Ssex只允许取男或女 第3节3.1 用户定义的完整性用CHECK短语指定列值应该满足的条件 例如：SC表的Grade的值应该在0和100之间。CREATE TABLE

19、 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);Grade取值范围是0到100第3节3.2 属性上的约束条件检查和违约处理n插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统检查属性上的约束条件是否被满足n如果不满足则操作被拒绝执行 第3节3.3 元组上约束条件的定义在CREATE TABLE时可以用CHE

20、CK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第3节3.3 元组上约束条件的定义例如：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.%);性别是女性的元组都能通过该项检查，因为Ssex=女成立;当性别是男性时，要通过检查则名字一定不能以

21、Ms.打头第3节3.4 元组上的约束条件检查和违约处理n插入元组或修改属性的值时，关系数据库管理系统检查元组上的约束条件是否被满足n如果不满足则操作被拒绝执行 第4节4.1 完整性约束命名字句Constraint n包括NOT NULL、UNIQUE、PRIMARY KEY短语、FOREIGN KEY短语、CHECK短语等第4节4.1 完整性约束命名字句例如：建立学生登记表Student，要求学号在9000099999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(Sn

22、o BETWEEN 90000 AND 99999),Sname CHAR(20)CONSTRAINT C2 NOT NULL,Sage NUMERIC(3)CONSTRAINT C3 CHECK(Sage=3000);第4节4.2 修改表中的完整性限制使用ALTER TABLE语句修改表中的完整性限制例如：去掉例Student表中对性别的限制。ALTER TABLE Student DROP CONSTRAINT C4;第4节4.2 修改表中的完整性限制例如：修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900000999999之间，年龄由小于30改为小于40。ALTER TABLE St

23、udent DROP CONSTRAINT C1;ALTER TABLE Student ADD CONSTRAINT C1 CHECK(Sno BETWEEN 900000 AND 999999),ALTER TABLE Student DROP CONSTRAINT C3;ALTER TABLE Student ADD CONSTRAINT C3 CHECK(Sage 40);可以先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件第5节5.1 断言SQL中，可以使用 CREATE ASSERTION语句，通过声明性断言来指定更具一般性的约束。n断言创建以后，任何对断言中所涉及的关系的操作都会触发关系

24、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第5节5.2 创建断言CREATE ASSERTIONn每个断言都被赋予一个名字，中约束条件与WHERE子句的条件表达式类似例如：限制数据库课程最多60名学生选修CREATE ASSERTION ASSE_SC_DB_NUMCHECK(60=(select count(*)/*此断言的谓词涉及聚集操作count的SQL语句*/From Course,SC Where SC.Cno=Course.Cno and Course.Cname=数据库);第5节5.2 创建断言例如：限制每一门课程最多60名学生选修create asser

25、tion asse_sc_cnum1check(60=all(select count(*)from sc group by cno)/*此断言的谓词，涉及聚集操作count 和分组函数group by的SQL语句*/第5节5.2 创建断言例如：限制每个学期每一门课程最多60名学生选修首先需要修改SC表的模式，增加一个“学期（TERM）”属性 ALTER TABLE SC ADD TERM DATE;然后，定义断言：CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM2 CHECK(60=ALL(SELECT count(*)FROM SC GROUP by cno,TERM);第5节5

26、.3 删除断言DROP ASSERTION;n如果断言很复杂，则系统在检测和维护断言的开销较高，这是在使用断言时应该注意的第6节6.1 触发器概述触发器（trigger）是SQL server 提供给程序员和数据分析员来保证数据完整性的一种方法，它是与表事件相关的特殊的存储过程，它的执行不是由程序调用，也不是手工启动，而是由事件来触发，比如当对一个表进行操作（insert，delete，update）时就会激活它执行。n触发器是一个能由系统自动执行对数据库修改的语句。触发器有时也称为主动规则或事件-条件-动作规则(简称为ECA规则)。第6节6.2 触发器定义CREATE TRIGGER BEF

27、ORE|AFTER ON REFERENCING NEW|OLD ROW AS FOR EACH ROW|STATEMENT WHEN n表的拥有者才可以在表上创建触发器第6节6.2 触发器定义n触发器名触发器名可以包含模式名，也可以不包含模式名同一模式下，触发器名必须是唯一的触发器名和表名必须在同一模式下n表名触发器只能定义在基本表上，不能定义在视图上当基本表的数据发生变化时，将激活定义在该表上相应触发事件的触发器第6节6.2 触发器定义n触发事件n触发事件可以是INSERT、DELETE或UPDATE也可以是这几个事件的组合n还可以UPDATE OF，即进一步指明修改哪些列时激活触发器nA

28、FTER/BEFORE是触发的时机nAFTER表示在触发事件的操作执行之后激活触发器nBEFORE表示在触发事件的操作执行之前激活触发器第6节6.2 触发器定义n触发器类型行级触发器（FOR EACH ROW）语句级触发器（FOR EACH STATEMENT）例如：在TEACHER表上创建一个AFTER UPDATE触发器，触发事件是UPDATE语句：UPDATE TEACHER SET Deptno=5;假设表TEACHER有1000行，如果是语句级触发器，那么执行完该语句后，触发动作只发生一次；如果是行级触发器，触发动作将执行1000次n触发条件触发器被激活时，只有当触发条件为真时触发动

29、作体才执行;否则触发动作体不执行。如果省略WHEN触发条件，则触发动作体在触发器激活后立即执行第6节6.2 触发器定义n触发动作体触发动作体可以是一个匿名PL/SQL过程块，也可以是对已创建存储过程的调用如果是行级触发器，用户都可以在过程体中使用NEW和OLD引用事件之后的新值和事件之前的旧值如果是语句级触发器，则不能在触发动作体中使用NEW或OLD进行引用如果触发动作体执行失败，激活触发器的事件就会终止执行，触发器的目标表或触发器可能影响的其他对象不发生任何变化 注意：不同的RDBMS产品触发器语法各不相同第6节6.2 触发器定义例如：当对表SC的Grade属性进行修改时，若分数增加了10%

30、则将此次操作记录到下面表中：SC_U（Sno,Cno,Oldgrade,Newgrade）其中Oldgrade是修改前的分数，Newgrade是修改后的分数。CREATE TRIGGER SC_TAFTER UPDATE OF Grade ON SC REFERENCING OLD row AS OldTuple,NEW row AS NewTupleFOR EACH ROW WHEN(NewTuple.Grade=1.1*OldTuple.Grade)INSERT INTO SC_U(Sno,Cno,OldGrade,NewGrade)VALUES(OldTuple.Sno,OldTuple

31、.Cno,OldTuple.Grade,NewTuple.Grade)第6节6.2 触发器定义例如：将每次对表Student的插入操作所增加的学生个数记录到表StudentInsertLog中。CREATE TRIGGER Student_CountAFTER INSERT ON Student /*指明触发器激活的时间是在执行INSERT后*/REFERENCING NEW TABLE AS DELTAFOR EACH STATEMENT /*语句级触发器,即执行完INSERT语句后下面的触发动作体才执行一次*/INSERT INTO StudentInsertLog(Numbers)SEL

32、ECT COUNT(*)FROM DELTA第6节6.2 触发器定义例如：定义一个BEFORE行级触发器，为教师表Teacher定义完整性规则“教授的工资不得低于4000元，如果低于4000元，自动改为4000元”。CREATE TRIGGER Insert_Or_Update_Sal BEFORE INSERT OR UPDATE ON Teacher /*触发事件是插入或更新操作*/FOR EACH ROW /*行级触发器*/BEGIN /*定义触发动作体，是PL/SQL过程块*/IF(new.Job=教授)AND(new.Sal 4000)THEN new.Sal:=4000;END IF;END;第6节6.3 激活触发器触发器的执行，是由触发事件激活的，并由数据库服务器自动执行一个数据表上可能定义了多个触发器，遵循如下的执行顺序:执行该表上的BEFORE触发器;激活触发器的SQL语句;执行该表上的AFTER触发器。第6节6.4 删除触发器DROP TRIGGER ON;n触发器必须是一个已经创建的触发器，并且只能由具有相应权限的用户删除。THANKS