数据库系统概论PPT电子教案课件-第05章_数据库完整性.ppt

2019/10/30,1,中国地质大学信息工程学院,数据库系统概论 an introduction to database system 第五章 数据库完整性,2019/10/30,2,什么是数据库的完整性 数据的正确性和相容性 防止不合语义的数据进入数据库。 关注 是否真实地反映现实世界 例: 学生的年龄必须是整数，取值范围为14-29； 学生的性别只能是男或女； 学生的学号一定是唯一的； 学生所在的系必须是学校开设的系； 提纲 5.1 实体完整性 5.2 参照完整性 5.3 用户定义完整性 5.4 完整性约束命名子句 5.5 触发器,2019/10/30,3,数据库的完整性与安全性 区别和联系,两个不同的概念,但有一定的联系; 前者是为了防止数据库中存在不符合语义的数据,防止错误信息的输入和输出,既所谓的垃圾进垃圾出(garbage in garbage out)所造成的无效操作和错误结果; 后者是保护数据库防止恶意的破坏和非法存取; 安全性措施防范的对象是非法用户,完整性措施的防范对象是不合语义的数据. 完整性控制机制 1.完整性约束条件定义机制 2.完整性检查机制 3.违约处理,2019/10/30,4,完整性约束条件定义,完整性约束条件：数据模型的组成部分约束数据库中数据的语义 dbms应提供定义数据库完整性约束条件，并把它们作为模式的一部分存入数据库中,2019/10/30,5,完整性检查机制,检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件,2019/10/30,6,违约处理,如果发现用户的操作请求使数据违背了完整性约束条件，则采取一定的动作来保证数据的完整性。,2019/10/30,7,完整性约束条件,完整性约束条件作用的对象 列：对属性的取值类型、范围、精度等的约束条件 元组：对元组中各个属性列间的联系的约束 关系：对若干元组间、关系集合上以及关系之间的联系的约束,2019/10/30,8,完整性约束条件（续）,静态 对静态对象的约束是反映数据库状态合理性的约束 动态 对动态对象的约束是反映数据库状态变迁的约束,2019/10/30,9,完整性约束条件分类,六类完整性约束条件 静态列级约束 静态元组约束 静态关系约束 动态列级约束 动态元组约束 动态关系约束,2019/10/30,10,完整性约束条件（续）,1. 静态列级约束 静态列级约束：对的取值域的说明 最常见、最简单、最容易实现的一类完整性约束,2019/10/30,11,完整性约束条件（续）,五类静态列级约束 1) 数据类型约束：数据的类型、长度、单位、精度等 例：学生姓名的数据类型为字符型，长度为8 2) 对数据格式的约束 例： 学号：前两位表示入学年份，后四位为顺序编号 日期：yy.mm.dd。,2019/10/30,12,补充：完整性约束条件（续）,3) 取值范围或取值集合的约束 例：规定成绩的取值范围为0-100 年龄的取值范围为14-29 性别的取值集合为男,女 4) 对空值的约束 空值：未定义或未知的值 空值：与零值和空格不同 有的列允许空值，有的则不允许，如成绩可为空值 5) 其他约束 例：关于列的排序说明，组合列等,2019/10/30,13,补充：完整性约束条件（续）,2. 静态元组约束 规定元组的各个列之间的约束关系 例：订货关系中发货量=700元 静态元组约束只局限在元组上,2019/10/30,14,补充：完整性约束条件（续）,3. 静态关系约束 关系的各个元组之间或若干关系之间存在的各种联系或约束 常见静态关系约束： 1) 实体完整性约束 2) 参照完整性约束 3) 函数依赖约束 4) 统计约束,2019/10/30,15,统计约束,定义某个字段值一个关系多个元组的统计值之间的约束关系 例：职工平均工资的2倍=部门经理的工资=职工平均工资的5倍,2019/10/30,16,完整性约束条件（续）,4. 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,2019/10/30,17,完整性约束条件（续）,1) 修改列定义时的约束 例：将原来允许空值的列改为不允许空值时: 该列目前已存在空值，则拒绝这种修改 2) 修改列值时的约束 修改列值时新旧值之间要满足的约束条件 例：职工工资调整 = 原来工资 年龄只能增长,2019/10/30,18,完整性约束条件（续）,5. 动态元组约束 修改元组值: 各个字段之间要满足的约束条件 例: 职工工资调整不得低于其原来工资 + 工龄*1.5,2019/10/30,19,完整性约束条件（续）,6. 动态关系约束 关系变化前后状态：限制条件 例：事务一致性、原子性等约束条件,2019/10/30,20,5.1 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,2019/10/30,21,5.1.1 实体完整性定义,实体完整性（entity integrity） 若属性a是基本关系r的主属性，则属性 a不能取空值 例 sap(supervisor，speciality，postgraduate) postgraduate属性为主码 （假设研究生不会重名），则其不能取空值,2019/10/30,22,5.1.1 实体完整性定义,关系模型必须遵守实体完整性规则的原因 实体完整性规则是针对基本关系而言的。 一个基本表通常对应现实世界的一个实体集或多对多联系。 (2) 现实世界中的实体和实体间的联系都是可区分的，即它们具有某种唯一性标识。 (3) 关系模型中以主码作为唯一性标识。 (4) 主码中的属性即主属性不能取空值。 空值就是“不知道”或“无意义”的值。 主属性取空值，就说明存在某个不可标识的实体，即存在不可区分的实体，这与第（2）点相矛盾，因此这个规则称为实体完整性。,2019/10/30,23,5.1.1 实体完整性定义,关系模型的实体完整性在create table 中用 primary key定义。 对单属性的构成的码有两种说明方法： 定义为列级约束条件 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,2019/10/30,24,例题1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) );,5.1.1 实体完整性定义,2019/10/30,25,5.1.1 实体完整性定义,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*/ );,2019/10/30,26,5.1.1 实体完整性定义,例题2 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*/ )；,2019/10/30,27,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,用primary key 短语定义了关系的主码后， 每当应用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将自动检查： 检查主码值是否唯一，如果不唯一则拒绝插入或修改。 检查主码地各个属性是否为空，只要一个为空就拒绝插入或修改,2019/10/30,28,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,检查主码值是否唯一的方法（2种）： 全表扫描,2019/10/30,29,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,全表扫描缺点： 耗时,2019/10/30,30,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,第二种方法：建索引（如b+树索引）,25,51,12 30,66 78,15 20 25,3 7,30 41,68 69 71 76,79 84 93,51 54 65,新插入记录的 主码值,2019/10/30,31,5.1.2 实体完整性检查和违约处理,rdbms核心一般都在主码上自动建立一个索引 通过索引查找基本表中是否存在新的主码值 提高效率,2019/10/30,32,5.2 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,2019/10/30,33,5.2.1 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。,2019/10/30,34,5.2.1 参照完整性定义,例题3 定义sc中的参考完整性。 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 student(cno),/*在表级定义 参照完整性*/ )；,2019/10/30,35,5.2.2 参照完整性检查和违约处理,参照完整性将两个表中的相应元组联系起来后。 当进行增删操作时有可能破坏参照完整性，必须进行检查。,2019/10/30,36,5.2.2 参照完整性检查和违约处理,对sc和students有4种可能破坏参照完整性的情况： sc表中增加一个元组，该元组的sno 属性值在students中找不到一个元组，其sno属性的值与之相等。 修改sc表中的一个元组，修改后该元组的sno属性在students中找不到一个元组，其sno属性值与之相等。 从students表中删除一个元组，造成sc表中某些元组的sno属性值在students中找不到一个元组，其sno属性值与之相等。 修改students表中的一个元组的sno属性，造成sc表中某些元组的sno属性值在students中找不到一个元组，其sno属性值与之相等,2019/10/30,37,表5.1 可能破坏参照完整性的情况及违约处理,2019/10/30,38,处理策略,1、拒绝（no action）执行 不允许该操作执行。该策略一般为默认策略。 2、级联（cascade）操作 当删除或修改被参照表(students)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students表中的元组，sno值为200215121则要从sc表中级联删除sc.sno= 200215121的所有元组。 3、设置空值（set-null） 例如：学生（学号，姓名，性别，专业号，年龄） 专业（专业号，专业名） 专业号可以取空值 但在学生-选课数据库中，students关系为被参照关系，其主码为sno，sc为参考关系，sno为外码。若sc的sno为空值，则表明。,2019/10/30,39,处理策略,若违反了参照完整性，系统选用默认策略，即拒绝执行。 如果想让系统采用其他策略则必须在创建表的时候显式地加以说明。,2019/10/30,40,例题4 显式说明参照完整性的违约处理,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*/ on delete cascade /*当删除student表中的元组时，级联删除sc表中的相应元组*/ on update cascade, /*当更新student表中的sno时，级联更新sc表中的相应元组*/ foreign key (sno) references courses(sno), ,/*在表级定义参照完整性*/ on delete no action/*当删除courses表中的元组时造成了与sc表不一致拒绝删除*/ on update cascade )；,2019/10/30,41,5.3 用户定义完整性,5.3.1 属性上的约束条件的定义 5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 5.3.3 元组上的约束条件的定义 5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理,2019/10/30,42,5.3.1 属性上的约束条件的定义,属性值的限制，包括： 列值非空（not null 短语） 列值唯一（unique短语） 检查列值是否满足一个布尔表达式（check 短语）,2019/10/30,43,5.3.1 属性上的约束条件的定义,1、不允许取空值 例题5 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(40) not null, grade smallint not null, primary key (sno, cno), ),2019/10/30,44,5.3.1 属性上的约束条件的定义,2、列值唯一 例题6 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) nuique, location char(10), primary key (deptno) );,2019/10/30,45,5.3.1 属性上的约束条件的定义,3、用check 短语指定列值应该满足的条件 例题7 student 表的ssex只允许取“男”或“女”。 create table students ( sno char (9) primary key, snome char(8) not null, ssex char(2) check (ssex in (男，女)， sage smallint, sdept char(20) ),2019/10/30,46,5.3.1 属性上的约束条件的定义,例题8 sc表的grade 的值应该在0和100之间。 create table sc ( sno char(9) not null, cno char(4) not null, grade smallint check (grade =0 and grade =100), primary key (sno,cno), foreign key (sno) references student(sno), foreign key (cno) references course (cno) );,2019/10/30,47,5.3 用户定义完整性,5.3.1 属性上的约束条件的定义 5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 5.3.3 元组上的约束条件的定义 5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理,2019/10/30,48,5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理,当往表中插入元组或修改属性的值时，rdbms就检查属性上的约束条件是否被满足，否则拒绝执行。,2019/10/30,49,5.3 用户定义完整性,5.3.1 属性上的约束条件的定义 5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处 5.3.3 元组上的约束条件的定义 5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处,2019/10/30,50,5.3.3 元组上的约束条件的定义,与属性上约束条件的定义类似，在create 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。 例题9 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 (sex=女 or sname not like ms.%) );,2019/10/30,51,5.3 用户定义完整性,5.3.1 属性上的约束条件的定义 5.3.2 属性上的约束条件检查和违约处 5.3.3 元组上的约束条件的定义 5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处,2019/10/30,52,5.3.4 元组上的约束条件检查和违约处理,当往表中插入元组或修改属性的值时，rdbms就检查元组上的约束条件是否被满足，否则拒绝执行。,2019/10/30,53,5.4 完整性约束命名子句,1、完整性约束命令子句 语法： constraintprimary key短语|foreign key 短语|check 短语,2019/10/30,54,5.4 完整性约束命名子句,例题10 建立学生登记表students，要求学号在90 00099 999之间，姓名不能取空值，年龄小于30，性别只能是“男”或“女”。 create table students ( sno numeric(6) constraint c1 check (sno between 90000 and 99999), sname char(20) constraint c2 not null, sage numeric(3) constraint c3 check (sage30), ssex char (2) constraint c4 check (ssex in (男，女)， constraint studentkey primary key (sno) );,2019/10/30,55,5.4 完整性约束命名子句,例题11 建立教师表teacher,要求每个老师的应发工资不低于3000元。（应发工资实际上就是实发工资列sal与扣除项deduct之和） create table teacher ( eno numeric(4) primary key, ename char (10), job char(8), sal numeric(7,2), deduct numeric(2), contraint empkey foreign key (deptno) references dept(deptno), contrant c1 check (sal+deduct=3000) );,2019/10/30,56,5.4 完整性约束命名子句,2. 修改表中的完整性限制 使用alter table语句 例题12 去掉例题10 students表中对性别的限制。 alter table student drop constraint c4,2019/10/30,57,5.4 完整性约束命名子句,例题13 修改表 students表中的约束条件，要求学号改为800 000 999 999之间，年龄小于30改为45。 先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件。 alter table students drop constraint c1; alter table students add constraint c1 check (sno between 800000 and 999999), alter table students drop constraint c3; alter table students add constraint c3 check (sage 45);,2019/10/30,58,5.5 触发器,5.5.1 定义触发器 5.5.2 激活触发器 5.5.3 删除触发器,2019/10/30,59,5.5.1 定义触发器,1、触发器（trigger）:定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程。 2、格式 create trigger before |after on for each row|statement when ,2019/10/30,60,5.5.1 定义触发器举例,例题18 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 inser_or_sal before insert or update on teacher for each row as begin if (new.pjob=教授 ) and (new.sal4000) then new.sal:=4000; end if; end；,2019/10/30,61,5.5.1 定义触发器,例题19 定义一个after 行级触发器，当教师表teacher的工资发生变化后就自动在工资变化表sal_log中增加一条相应纪录。 create table sal_log (