《数据库完整性》PPT课件.ppt
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1、数据库系统概论An Introduction to Database System第五章第五章 数据库完整性数据库完整性2022/10/271数据库完整性数据库完整性v数据库的完整性数据库的完整性n数据的数据的正确性正确性l是指数据是符合现实世界语义,反映了当前实际状况的是指数据是符合现实世界语义,反映了当前实际状况的n数据的数据的相容性相容性l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,例如,l学生的学号必须唯一学生的学号必须唯一l性别只能是男或女性别只能是男或女l本科学生年龄的取值范围为本科学生年龄的取值范围为1450的整数的整
2、数l学生所选的课程必须是学校开设的课程,学生所在的院系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必须是学校已成立的院系l等等2022/10/272数据库完整性(续)数据库完整性(续)v数据的完整性和安全性是两个不同概念数据的完整性和安全性是两个不同概念n数据的完整性数据的完整性l防止数据库中存在不符合语义的数据,也就是防止数据库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中存在不正确的数据l防范对象:不合语义的、不正确的数据防范对象:不合语义的、不正确的数据n数据的安全性数据的安全性l保护数据库保护数据库 防止恶意的破坏和非法的存取防止恶意
3、的破坏和非法的存取l防范对象:非法用户和非法操作防范对象:非法用户和非法操作2022/10/273数据库完整性数据库完整性(续续)v为维护数据库的完整性,数据库管理系统必须:为维护数据库的完整性,数据库管理系统必须:1.提供定义完整性约束条件的机制提供定义完整性约束条件的机制l完整性约束条件也称为完整性规则,是数据库中的数据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必须满足的语义约束条件lSQL标准使用了一系列概念来描述完整性,包括关系模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型的实体完整性、参照完整性和用户定义完整性l
4、这些完整性一般由这些完整性一般由SQL的数据定义语言语句来实现的数据定义语言语句来实现 2022/10/274数据库完整性数据库完整性(续续)2.提供完整性检查的方法提供完整性检查的方法l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。为完整性检查。l一般在一般在INSERT、UPDATE、DELETE语句执行后开始检查,语句执行后开始检查,也可以在事务提交时检查也可以在事务提交时检查 2022/10/275数据库完整性数据库完整性(续续)3.违约处理违约处理 l数据库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件,就数据
5、库管理系统若发现用户的操作违背了完整性约束条件,就采取一定的动作采取一定的动作拒绝拒绝(NO ACTION)执行该操作执行该操作级连级连(CASCADE)执行其他操作执行其他操作2022/10/276第五章第五章 数据库完整性数据库完整性5.1 实体完整性实体完整性5.2 参照完整性参照完整性5.3 用户定义的完整性用户定义的完整性5.4 完整性约束命名字句完整性约束命名字句*5.5 域中的完整性限制域中的完整性限制5.6 断言断言5.7 触发器触发器5.8 小结小结2022/10/2775.1 实体完整性实体完整性5.1.1 实体完整性定义实体完整性定义5.1.2 实体完整性检查和违约处理实
6、体完整性检查和违约处理2022/10/2785.1.1 实体完整性定义实体完整性定义v关系模型的实体完整性关系模型的实体完整性nCREATE TABLE中用中用PRIMARY KEY定义定义v单属性构成的码有两种说明方法单属性构成的码有两种说明方法 n定义为列级约束条件定义为列级约束条件n定义为表级约束条件定义为表级约束条件v对多个属性构成的码只有一种说明方法对多个属性构成的码只有一种说明方法n定义为表级约束条件定义为表级约束条件 2022/10/279实体完整性定义实体完整性定义(续续)例例5.1 将将Student表中的表中的Sno属性定义为码属性定义为码 (1)在列级定义主码在列级定义主
7、码 CREATE TABLE Student (Sno CHAR(9)PRIMARY KEY,Sname CHAR(20)NOT NULL,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20);2022/10/2710实体完整性定义实体完整性定义(续续)(2)在表级定义主码在表级定义主码 CREATE TABLE Student (Sno CHAR(9),Sname CHAR(20)NOT NULL,Ssex CHAR(2),Sage SMALLINT,Sdept CHAR(20),PRIMARY KEY(Sno);2022/10/2711实体完整性定义实体完整性
8、定义(续续)例例5.2 将将SC表中的表中的Sno,Cno属性组定义为码属性组定义为码 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只能在表级定义主码*/);2022/10/27125.1 实体完整性实体完整性5.1.1 实体完整性定义实体完整性定义5.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理2022/10/27135.1.2 实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理v插入或对主码列进行更新操作时,关系数据库管
9、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: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入或修改2022/10/2714实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理(续续)v检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表全表扫描扫描n依次判断表中每一条记录的主码值与将插入记录上的主码依次判断表中每一条记录的主码
10、值与将插入记录上的主码值(或者修改的新主码值)是否相同值(或者修改的新主码值)是否相同 2022/10/2715实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理(续续)v表扫描缺点表扫描缺点n十分耗时十分耗时v为避免对基本表进行全表扫描,为避免对基本表进行全表扫描,RDBMS核心一般核心一般都在主码上自动建立一个都在主码上自动建立一个索引索引 2022/10/2716实体完整性检查和违约处理实体完整性检查和违约处理(续续)vB+树索引树索引例如,例如,n新插入记录的主码值是新插入记录的主码值是25l通过主码索引,从通过主码索引,从B+树的根结点开始查找树的根结点开始查找l读取读取3个结点:根结
11、点(个结点:根结点(51)、中间结点()、中间结点(12 30)、叶结点)、叶结点(15 20 25)l该主码值已经存在,不能插入这条记录该主码值已经存在,不能插入这条记录2022/10/2717第五章第五章 数据库完整性数据库完整性5.1 实体完整性实体完整性5.2 参照完整性参照完整性5.3 用户定义的完整性用户定义的完整性5.4 完整性约束命名字句完整性约束命名字句*5.5 域中的完整性限制域中的完整性限制5.6 断言断言5.7 触发器触发器5.8 小结小结2022/10/27185.2 参照完整性参照完整性5.2.1 参照完整性定义参照完整性定义5.2.2 参照完整性检查和违约处理参照
12、完整性检查和违约处理2022/10/27195.2.1 参照完整性定义参照完整性定义v关系模型的参照完整性定义关系模型的参照完整性定义n在在CREATE TABLE中用中用FOREIGN KEY短语定义哪些短语定义哪些列为外码列为外码n用用REFERENCES短语指明这些外码参照哪些表的主码短语指明这些外码参照哪些表的主码 2022/10/2720参照完整性定义参照完整性定义(续续)例如,关系例如,关系SC中(中(Sno,Cno)是主码。)是主码。Sno,Cno分别参照分别参照Student表表 的主码和的主码和Course表的主码表的主码 例例5.3定义定义SC中的参照完整性中的参照完整性
13、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在表级定义参照完整性*/);2022/10/27215.2 参照完整性参照完整性5.2.1 参照完整性定义参照完整性定义5.2.2 参照完
14、整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理2022/10/2722参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理v一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来一个参照完整性将两个表中的相应元组联系起来v对被参照表和参照表进行增删改操作时有可能破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,必须进行检查坏参照完整性,必须进行检查 2022/10/2723参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)v例如,对表例如,对表SC和和Student有四种可能破坏参照完整性有四种可能破坏参照完整性的情况的情况:nSC表中增加一个元组表中增加一个元组,该元组的,该元组的Sno属性的值在
15、表属性的值在表Student中找不到一个元组,其中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等。属性的值与之相等。n修改修改SC表中的一个元组表中的一个元组,修改后该元组的,修改后该元组的Sno属性的值在属性的值在表表Student中找不到一个元组,其中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等。属性的值与之相等。2022/10/2724参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)v例如,对表例如,对表SC和和Student有四种可能破坏参照完整性有四种可能破坏参照完整性的情况的情况(续)(续):n从从Student表中删除一个元组表中删除一个元组,造成,造成SC表中某些元组的表中某些元
16、组的Sno属性的值在表属性的值在表Student中找不到一个元组,其中找不到一个元组,其Sno属性属性的值与之相等。的值与之相等。n修改修改Student表中一个元组的表中一个元组的Sno属性属性,造成,造成SC表中某些表中某些元组的元组的Sno属性的值在表属性的值在表Student中找不到一个元组,其中找不到一个元组,其Sno属性的值与之相等属性的值与之相等。2022/10/2725参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)表表 可能破坏参照完整性的情况及违约处理可能破坏参照完整性的情况及违约处理被参照表(例如被参照表(例如Student)参照表(例如参照表(例如SC)违约处理
17、违约处理可能破坏参照完整性可能破坏参照完整性 插入元组插入元组拒绝拒绝可能破坏参照完整性可能破坏参照完整性 修改外码值修改外码值拒绝拒绝删除元组删除元组 可能破坏参照完整性可能破坏参照完整性拒绝拒绝/级连删除级连删除/设置为设置为空值空值修改主码值修改主码值 可能破坏参照完整性可能破坏参照完整性拒绝拒绝/级连修改级连修改/设置为设置为空值空值2022/10/2726参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)v参照完整性违约处理参照完整性违约处理(1)拒绝拒绝(NO ACTION)执行执行l不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略(2)级
18、联级联(CASCADE)操作操作l当删除或修改被参照表当删除或修改被参照表(Student)的一个元组造成了的一个元组造成了与参照表与参照表(SC)的不一致,则删除或修改参照表中的所的不一致,则删除或修改参照表中的所有造成不一致的元组有造成不一致的元组(3)设置为空值()设置为空值(SET-NULL)l当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致,则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。空值。2022/10/2727参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)例如,有下面
19、例如,有下面2个关系个关系 学生(学生(学号学号,姓名,性别,专业号,年龄),姓名,性别,专业号,年龄)专业(专业(专业号专业号,专业名),专业名)l假设专业表中某个元组被删除,专业号为假设专业表中某个元组被删除,专业号为12l按照设置为空值的策略,就要把学生表中专业号按照设置为空值的策略,就要把学生表中专业号=12的所有的所有元组的专业号设置为空值元组的专业号设置为空值l对应语义:某个专业删除了,该专业的所有学生专业未定,对应语义:某个专业删除了,该专业的所有学生专业未定,等待重新分配专业等待重新分配专业 外码外码2022/10/2728参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续
20、)n对于参照完整性,除了应该定义外码,还应定义对于参照完整性,除了应该定义外码,还应定义外码列外码列是否允许空值是否允许空值 n参见爱课程网数据库系统概论参见爱课程网数据库系统概论节节动画动画参照完整性参照完整性2022/10/2729参照完整性检查和违约处理参照完整性检查和违约处理(续续)例例5.4 显式说明参照完整性的违约处理示例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)REFERE
21、NCES Student(Sno)ON DELETE CASCADE /*级联删除级联删除SC表中相应的元组表中相应的元组*/ON UPDATE CASCADE,/*级联更新级联更新SC表中相应的元组表中相应的元组*/FOREIGN KEY(Cno)REFERENCES Course(Cno)ON DELETE NO ACTION /*当删除当删除course 表中的元组造成了与表中的元组造成了与SC表不一致时表不一致时拒绝删除拒绝删除*/ON UPDATE CASCADE /*当更新当更新course表中的表中的cno时,时,级联更新级联更新SC表中相应的元组表中相应的元组*/);2022/
22、10/2730第五章第五章 数据库完整性数据库完整性5.1 实体完整性实体完整性5.2 参照完整性参照完整性5.3 用户定义的完整性用户定义的完整性5.4 完整性约束命名字句完整性约束命名字句*5.5 域中的完整性限制域中的完整性限制5.6 断言断言5.7 触发器触发器5.8 小结小结2022/10/27315.3 用户定义的完整性用户定义的完整性v用户定义的完整性是:针对用户定义的完整性是:针对某一具体应用某一具体应用的数据的数据必须满足的语义要求必须满足的语义要求 v关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义完整性的机制,不必由应用程序承担完整性的
23、机制,不必由应用程序承担2022/10/27325.3 用户定义的完整性用户定义的完整性5.3.1 属性上的约束条件属性上的约束条件5.3.2 元组上的约束条件元组上的约束条件 2022/10/27331.属性上约束条件的定义属性上约束条件的定义vCREATE TABLE时时定义属性上的约束条件定义属性上的约束条件n列值非空(列值非空(NOT NULL)n列值唯一(列值唯一(UNIQUE)n检查列值是否满足一个条件表达式(检查列值是否满足一个条件表达式(CHECK)2022/10/2734属性上约束条件的定义属性上约束条件的定义(续续)(1)不允许取空值不允许取空值 例例5.5 在定义在定义S
24、C表时,说明表时,说明Sno、Cno、Grade属性不允属性不允许取空值。许取空值。CREATE TABLE SC (Sno 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,则在不允许取空值,则在 列级不允许取空值的定义列级不允许取空值的定义 可以不写可以不写*/);2022/10/2735属性上约束条件的定义属性上约束条件的定义(续续)(2)列值唯一列值唯一 例例5.6建立部门表建立部
25、门表DEPT,要求部门名称,要求部门名称Dname列取值唯列取值唯一,部门编号一,部门编号Deptno列为主码列为主码 CREATE TABLE DEPT (Deptno NUMERIC(2),Dname CHAR(9)UNIQUE NOT NULL,/*要求要求Dname列值唯一列值唯一,并且不能取空值并且不能取空值*/Location CHAR(10),PRIMARY KEY(Deptno);2022/10/2736属性上约束条件的定义属性上约束条件的定义(续续)(3)用用CHECK短语指定列值应该满足的条件短语指定列值应该满足的条件 例例5.7 Student表的表的Ssex只允许取只允
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