第5章数据库完整性.ppt

AnIntroductiontoDatabaseSystem 1 数据库系统概论AnIntroductiontoDatabaseSystem第五章数据库完整性 AnIntroductiontoDatabaseSystem 2 第五章数据库完整性 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 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 完整性 是否真实地反映现实世界 AnIntroductiontoDatabaseSystem 3 数据库的完整性与安全性的区别和联系 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 GarbageinGarbageout 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 4 完整性控制机制 1 完整性约束条件定义2 完整性检查机制3 违约反应 AnIntroductiontoDatabaseSystem 5 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字典中 AnIntroductiontoDatabaseSystem 6 完整性控制机制 检查用户发出的操作请求是否违背了完整性约束条件 AnIntroductiontoDatabaseSystem 7 违约反应 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 8 补充 完整性约束条件 续 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 9 补充 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 10 补充 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 11 补充 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 12 补充 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82 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 13 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 14 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 15 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 16 统计约束 定义某个字段值与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倍职工平均工资值 统计值 AnIntroductiontoDatabaseSystem 17 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 18 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 19 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 20 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 21 第五章数据库完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 22 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 23 5 1 1实体完整性定义 实体完整性 EntityIntegrity 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 24 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 1 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 相应地 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 25 5 1 1实体完整性定义 关系模型的实体完整性在Createtable中用PrimaryKey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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 26 例题1 将Student表中的Sno属性定义为码 Createtablestudent Snochar 9 primarykey 在列级定义主码 Snamechar 20 notnull Ssexchar 2 Sagesmallint Sdeptchar 20 5 1 1实体完整性定义 AnIntroductiontoDatabaseSystem 27 5 1 1实体完整性定义 或者Createtablestudent snochar 9 Snamechar 20 notnull Ssexchar 2 Sagesmallint Sdeptchar 20 primarykey sno 在表级定义主码 AnIntroductiontoDatabaseSystem 28 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CreatetableSC Snochar 9 notnull Cnochar 4 notnull gradesmallint Primarykey Sno Cno 只能在表级定义主码 AnIntroductiontoDatabaseSystem 29 5 1 2实体完整性检查和违约处理 用primarykey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 检查主码的各个属性是否为空 只要一个为空就拒绝插入或修改 AnIntroductiontoDatabaseSystem 30 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 插入 AnIntroductiontoDatabaseSystem 31 5 1 2实体完整性检查和违约处理 全表扫描缺点 耗时第二种方法 建索引 如B 树索引 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 32 5 1 2实体完整性检查和违约处理 例 25 51 1230 6678 152025 37 3041 68697176 798493 515465 新插入记录的主码值25 存在 不能插入 AnIntroductiontoDatabaseSystem 33 5 2参照完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 34 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 35 5 2 1参照完整性定义 关系模型的参照完整性在Createtable中用foreignkey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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 36 5 2 1参照完整性定义 例题3 定义SC中的参考完整性 Createtablesc snochar 9 notnull cnochar 4 notnull gradesmallint Primarykey sno cno 在表级定义实体完整性 foreignkey sno referencesstudent sno 在表级定义参照完整性 foreignkey Cno referencesCourse Cno 在表级定义参照完整性 AnIntroductiontoDatabaseSystem 37 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 38 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属性的值在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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 39 表5 1可能破坏参照完整性的情况及违约处理 5 2 2参照完整性检查和违约处理 续 AnIntroductiontoDatabaseSystem 40 处理策略 1 拒绝 Noaction 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 41 处理策略 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 假设专业表 被参照表 中专业号 12的元组被删除 则学生表 参照表 中专业号 12的所有元组的专业号设置为空值但在学生 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 外码是否允许为空值 AnIntroductiontoDatabaseSystem 42 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 43 例题4 显式说明参照完整性的违约处理 CreatetableSC snochar 9 notnull cnochar 4 notnull gradesmallint Primarykey sno cno 在表级定义实体完整性 foreignkey sno referencesstudent sno 在表级定义参照完整性 ondeletecascade 当删除student表中的元组时 级联删除SC表中的相应元组 onupdatecascade 当更新student表中的Sno时 级联更新SC表中的相应元组 foreignkey sno referencescourses sno 在表级定义参照完整性 ondeletenoAction 当删除courses表中的元组时造成了与SC表不一致拒绝删除 onupdatecascade 当更新courses表中的Cno时 级联更新SC表中的相应元组 AnIntroductiontoDatabaseSystem 44 第五章数据库完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 45 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 46 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 Notnull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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 47 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 CreatetableSC Snochar 9 notnull Cnochar 40 notnull Gradesmallintnotnull Primarykey Sno Cno AnIntroductiontoDatabaseSystem 48 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 Createtabledept Deptnonumeric 2 Dnamechar 9 nuique Locationchar 10 Primarykey Deptno AnIntroductiontoDatabaseSystem 49 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 CreatetableStudents Snochar 9 primarykey Snomechar 8 notnull Ssexchar 2 check SsexIN 男 女 Sagesmallint SdeptChar 20 AnIntroductiontoDatabaseSystem 50 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 CreatetableSC Snochar 9 notnull Cnochar 4 notnull GradesmallintCheck Grade 0andGrade 100 primarykey Sno Cno Foreignkey Sno referencesStudent Sno Foreignkey Cno referencesCourse Cno AnIntroductiontoDatabaseSystem 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 52 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 53 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 54 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 CreatetableStudent Snochar 9 Snamechar 8 notnull Ssexchar 2 Sagesmallint Sdeptchar 20 Primarykey Sno check Sex 女 orSnamenotlike Ms AnIntroductiontoDatabaseSystem 55 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 AnIntroductiontoDatabaseSystem 56 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就检查属性上的约束条件是否被满足 否则拒绝执行 AnIntroductiontoDatabaseSystem 57 第五章数据库完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 58 5 4完整性约束命名子句 1 完整性约束命令子句语法 Constraint primarykey短语 foreignkey短语 check短语 作用 灵活地增加 删除一个完整性约束条件 AnIntroductiontoDatabaseSystem 59 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90000 99999之间 姓名不能取空值 年龄小于30 性别只能是 男 或 女 CreatetableStudents Snonumeric 6 constraintC1check Snobetween90000and99999 Snamechar 20 constraintC2notnull Sagenumeric 3 constraintC3check Sage 30 Ssexchar 2 constraintC4check SsexIn 男 女 constraintStudentKeyprimarykey Sno AnIntroductiontoDatabaseSystem 60 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 Createtableteacher Enonumeric 4 primarykey Enamechar 10 Jobchar 8 Salnumeric 7 2 DePtnonumeric 2 ConStraintempkeyforeignkey Deptno referencesdept deptno ConStraintC1check Sal Deduct 3000 AnIntroductiontoDatabaseSystem 61 5 4完整性约束命名子句 2 修改表中的完整性限制使用Altertable语句 例题12 去掉 例题10 Students表中对性别的限制 AltertablestudentDropconstraintC4 AnIntroductiontoDatabaseSystem 62 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800000 999999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 AltertablestudentsDropconstraintC1 AltertablestudentsAddconstraintC1check Snobetween800000and999999 AltertablestudentsDropconstraintC3 AltertablestudentsAddconstraintC3check Sage 45 AnIntroductiontoDatabaseSystem 63 第五章数据库完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 64 5 5域中的完整性限制 命令 CREATEDOMAIN建立一个域以及该域应该满足的完整性约束条件 例14 建立一个性别域 并声明性别域的取值范围CREATEDOMAINGenderDomainCHAR 2 CHECK VALUEIN 男 女 这样 例10 中对Ssex的说明可以改写为SsexGenderDomain AnIntroductiontoDatabaseSystem 65 5 5域中的完整性限制 续 例15 建立一个性别域GenderDomain 并对其中的限制命名 CREATEDOMAINGenderDomainCHAR 2 CONSTRAINTGDCHECK VALUEIN 男 女 例16 删除域GenderDomain的限制条件GD ALTERDOMAINGenderDomainDROPCONSTRAINTGD AnIntroductiontoDatabaseSystem 66 5 5域中的完整性限制 续 例17 在域GenderDomain上增加限制条件GDD ALTERDOMAINGenderDomainADDCONSTRAINTGDDCHECK VALUEIN 1 0 这样 通过 例16 和 例17 就把性别的取值范围由 男 女 改为 1 0 AnIntroductiontoDatabaseSystem 67 第五章数据库完整性 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域中的完整性限制5 6触发器5 7小结 AnIntroductiontoDatabaseSystem 68 5 6触发器 5 6 1定义触发器5 6 2激活触发器5 6 3删除触发器 AnIntroductiontoDatabaseSystem 69 5 6 1定义触发器 续 1 触发器 Trigger 定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊存储过程 一旦定义 任何对表的增 删 改的操作 系统都自动激活相应的触发器 例 不及格门数预警 当不及格门数达到一定数时 系统自动激活一个过程 给学生打印预警通知单 例 当奥运门票第1 000 000张的幸运观众产生时 并赠送纪念品 满足两个要求 1 指明什么事件发生和满足什么条件时执行触发器 2 指明触发器执行什么样的动作 AnIntroductiontoDatabaseSystem 70 5 6 1定义触发器 续 2 格式Createtrigger Before After onForeach Row Statement When AnIntroductiontoDatabaseSystem 71 5 6 1定义触发器 续 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 CreatetriggerInser or Update Sal 在教师表Teacher上定义触发器 Beforeinsertorupdateonteacher 触发事件是插入或更新操作 Foreachrow 这是行级触发器 Asbegin 定义触发动作体 If new Job 教授 and new Sal 4000 Thennew sal 4000 EndIf End 触发动作体结束 AnIntroductiontoDatabaseSystem 72 5 6 1定义触发器 续 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 CreatetableSal log Enonumric 4 referenceteacher eno Salnumric 7 2 Usernamechar 10 Datetimestamp AnIntroductiontoDatabaseSystem 73 5 6 1定义触发器 续 Createtriggerinsert Sal 建立了一个触发器 AfterinsertonteacherForeachrowAsbegininsertintoSal logvalues new Eno new Sal Current user Current Timestamp End Createtrigge