数据库完整性

An Introduction to Database System,第7章 数据库完整性,第7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：否真实地反映现实世界,第7章 数据库完整性,数据的完整性和安全性是两个不同概念数据的完整性 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 防范对象：不合语义的、不正确的数据数据的安全性 保护数据库防止恶意的破坏和非法的存取 防范对象：非法用户和非法操作,第7章 数据库完整性,为维护数据库的完整性，DBMS必须：1.提供定义完整性约束条件的机制2.提供完整性检查的方法3.违约处理,第7章 数据库完整性,7.1 实体完整性7.2 参照完整性7.3 用户自定义完整性7.4 完整性约束命名子句7.5 触发器7.6 小结,7.1 实体完整性,7.1.1 实体完整性定义7.1.2 实体完整性检查和违约处理,7.1.1实体完整性的定义,实体完整性规定:码的任何属性都不能为空， 那么怎样保证实体完整性呢？SQL中实体完整性是通过主码来实现的。一旦某个属性或属性组被定义为主码，该主码的每个属性就不能为空值。,7.1.1实体完整性的定义,主码的定义是在Create Table 语句中使用 Primary Key关键字来实现的。方法有两种：（1）定义为列级约束条件；（2）定义为表级约束条件；说明：如果主码仅由一个属性组成，上述两种方法都可定义，若由两个或以上的属性组成，则只能用上述第二种方法定义了。,7.1.1实体完整性的定义,例1 将表S 中的Sno定义为码(1)在列级定义主码 CREATE TABLE S (Sno CHAR(9) PRIMARY KEY， Sname CHAR(20) NOT NULL， Ssex CHAR(2) ， Sage SMALLINT， Sdept CHAR(20);,7.1.1实体完整性的定义,(2)在表级定义主码 CREATE TABLE S (Sno CHAR(9)， Sname CHAR(20) NOT NULL， Ssex CHAR(2) ， Sage SMALLINT， Sdept CHAR(20)， PRIMARY KEY (Sno) );,7.1.1实体完整性的定义,例2将SC表中的Sno，Cno属性组定义为码 CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) ， Cno CHAR(4) ， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY (Sno，Cno) /*只能在表级定义主码*/ );,7.1 实体完整性,7.1.1 实体完整性定义7.1.2 实体完整性检查和违约处理,7.1.2 实体完整性检查和违约处理,用Primary Key定义关系的主码后，每当用户程序对基本表插入一条记录或对主码进行更新操作时，DBMS将根据实体完整性规则进行自动检查： 1、检查主码值是否唯一，如果不唯一就拒绝插入或修改。 2、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。 从而保证实体完整性。,7.1.2 实体完整性检查和违约处理,检查记录中主码是否唯一的一种方法是进行全表扫描。,待插入的记录,基本表,7.1.2 实体完整性检查和违约处理,全表扫描一般十分耗时，为了提高效率，DBMS一般都对主码进行排序或建立索引。,第7章 数据库完整性,7.1 实体完整性7.2 参照完整性7.3 用户自定义完整性7.4 完整性约束命名子句7.5 触发器7.6 小结,7.2参照完整性,若属性组A是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码Ks相对应，则R中每个元组在A上的值必须：要么取空值，要么等于S中某元组的主码值。,7.2 参照完整性,7.2.1 参照完整性定义7.2.2 参照完整性检查和违约处理,7.2.1 参照完整性定义,关系模型的参照完整性定义在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,7.2.1 参照完整性定义,例如，关系SC中（Sno，Cno）是主码。Sno，Cno分别参照引用S表的主码和C表的主码 例3 定义SC中的参照完整性 CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) ， Cno CHAR(4) ， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY (Sno， Cno)， /*在表级定义实体完整性*/ FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES S (Sno)， /*在表级定义参照完整性*/ FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES C (Cno) /*在表级定义参照完整性*/ );,7.2 参照完整性,7.2.1 参照完整性定义7.2.2 参照完整性检查和违约处理,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,对于参照完整性，外码的取值只有两种情况：要么取空，要么取参照关系中的主码值。可是当用户操作违反了这个规则时，如何保持此约束呢？,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,1、在被参照关系中删除元组的问题2、在参照关系中插入元组时的问题3、 在参照关系中，修改外码的问题4、修改被参照关系中主码的问题,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,1、在被参照关系中删除元组的问题 被参照关系： 参照关系： S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,三种执行策略：（具体采用哪种策略，依应用环境而定） (1) 级联删除 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95002，李四，19， 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(2) 受限删除 系统拒绝执行删除操作 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(3) 置空值删除 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95002，李四，19， ，DB，90 ，OS，85 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,2、在参照关系中插入元组时的问题 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 95002，DB，86 （S表中无99001的学生）,99001，OS，90,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(1) 受限插入 拒绝执行此插入操作。 (2) 递归插入 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 99001， ， ， 95002，DB，86 99001，OS，90,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,3. 在参照关系中，修改外码的问题 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(1) 受限修改 拒绝执行此修改操作。 (2) 递归修改 S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95003，李四，19， 95001，OS，85 95003，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(3)置空S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 ，李四，19， 95001，OS，85 95003，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(3)置空(续)S(Sno，Sname, Sdeptno) Dept(Sdeptno,dname. 95001，张三，D001 D001 计算机系 95002，李四 D002 D002 信息系S(Sno，Sname, Sdeptno) Dept(Sdeptno,dname. 95001，张三，D001 D001 计算机系 95002，李四， D003 信息系,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,4. 修改被参照关系中主码的问题S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95002，李四，19， 95001，OS，85 95002，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,（1）受限修改拒绝此修改操作。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（2）级联修改修改被参照关系中主码值同时，用相同的方法修改参照关系中相应的外码值S（Sno，Sname，Sage，） SC（Sno，Cno，Grade） 95001，张三，20， 95001，DB，90 95022，李四，19， 95001，OS，85 95022，DB，86,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,(3)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S(Sno，Sname, Sdeptno) Dept(Sdeptno,dname. 95001，张三，D001 D001 计算机系 95002，李四 D002 D002 信息系S(Sno，Sname, Sdeptno) Dept(Sdeptno,dname. 95001，张三，D001 D001 计算机系 95002，李四， D003 信息系,7.2.2 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 一般地，当对参照表和被参照表的操作违反了参照完整性，系统选用默认策略，即拒绝执行。如果想让系统采用其它的策略则必须在创建表的时候显示地加以说明。,7.2.2 参照完整性检查和违约处理,显式说明参照完整性的违约处理示例 CREATE TABLE SC (Sno CHAR(9) ， Cno CHAR(4) ， Grade SMALLINT， PRIMARY KEY（Sno，Cno）， FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES S (Sno) ON DELETE CASCADE /*当删除s表中的元组时级联删除SC表中相应的元组*/ ON UPDATE CASCADE， /*当更新s表中的元组时，级联更新SC表中相应的元组*/ FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES C (Cno) ON DELETE NO ACTION /*当删除c 表中的元组造成了与SC表不一致时拒绝删除*/ ON UPDATE CASCADE /*当更新c表中的元组时，级联更新SC表中相应的元组*/ )；,第7章 数据库完整性,7.1 实体完整性7.2 参照完整性7.3 用户自定义完整性7.4 完整性约束命名子句7.5 触发器7.6 小结,7.3 用户自定义完整性,对于用户自定义完整性约束，SQL提供了非空约束、列值唯一约束、对属性的CHECK约束、对元组的CHECK约束、触发器等来实现用户的各种完整性要求。,7.3 用户定义的完整性,7.3.1 属性上的约束条件的定义7.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 7.3.3 元组上的约束条件的定义 7.3.4元组上的约束条件检查和违约处理,7.3.1 属性上的约束条件的定义,1、非空约束：在CRETE TABLE 中的属性定义后面加上NOT NULL关键字即可。例1 建立一个“学生选课”表SC，Sno, Cno为主码， Sno, Cno和Grade不能为空。CREATE TABLE SC( Sno CHAR(5), Cno CHAR(3), Grade int 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就不必写了 * /,7.3.1 属性上的约束条件的定义,2、列值唯一约束列2建立一个部门表DEPT，要求部门名称Dname取值唯一，Deptno为主码。CREATE TABLE DEPT( Deptno CHAR(5) , Dname CHAR(20) UNIQUE , Primary key (Deptno);,7.3.1 属性上的约束条件的定义,3、用CHECK短语指定列值应满足的条件例3 学生表S的Ssex取值为“男”或“女”CREATE TABLE S (Sno CHAR(5) Primary Key ， Sname CHAR(20) UNIQUE， Ssex CHAR(2) CHECK(Ssex in (“男”,”女”)， . )；,7.3 用户自定义完整性,例4 学习表SC的Grade应在0100之间CREATE TABLE SC( Sno CHAR(5), Cno CHAR(3), Grade int CHECK(Grade=0 and Grade=100), Primary key (Sno, Cno) );,7.3 用户定义的完整性,7.3.1 属性上的约束条件的定义7.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 7.3.3 元组上的约束条件的定义 7.3.4元组上的约束条件检查和违约处理,7.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理,插入元组或修改属性的值时，RDBMS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 用户定义的完整性,7.3.1 属性上的约束条件的定义7.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 7.3.3 元组上的约束条件的定义 7.3.4元组上的约束条件检查和违约处理,7.3.3 元组上的约束条件的定义,在CREATE TABLE时可以用CHECK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,7.3.3 元组上的约束条件的定义,列5建立一个职工表Person，要求Salary等于工资各项之和。CREATE TABLE Person( Pno CHAR(5) , Pname CHAR(20) UNIQUE , Salary1 int， Salary2 int， Salaryn int， Salary int， Primary key (Pno) Check（ Salary Salary1 Salary2 Salaryn ）);,7.3 用户定义的完整性,7.3.1 属性上的约束条件的定义7.3.2 属性上的约束条件检查和违约处理 7.3.3 元组上的约束条件的定义 7.3.4元组上的约束条件检查和违约处理,7.3.4元组上的约束条件检查和违约处理,插入元组或修改属性的值时，RDBMS检查元组上的约束条件是否被满足如果不满足则操作被拒绝执行,第7章 数据库完整性,7.1 实体完整性7.2 参照完整性7.3 用户自定义完整性7.4 完整性约束命名子句7.5 触发器7.6 小结,7.4 完整性约束命名子句,约束与数据库中的表和视图一样，可以进行增、删、改的更新操作。为了改和删约束，需要在定义约束时对其进行命名，在各种约束的说明前加上关键字CONSTRAINT 和该约束的名称即可。,7.4 完整性约束命名子句,例10 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 INT(6) CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 90000 AND 99999)， Sname CHAR(20) CONSTRAINT C2 NOT NULL， Sage SMALLINT(3) CONSTRAINT C3 CHECK (Sage 30)， Ssex CHAR(2) CONSTRAINT C4 CHECK (Ssex IN ( 男，女)， CONSTRAINT StudentKey PRIMARY KEY(Sno) )；在Student表上建立了5个约束条件，包括主码约束（命名为StudentKey）以及C1、C2、C3、C4四个列级约束。,7.4 完整性约束命名子句,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,7.4 完整性约束命名子句,例13 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可以先删除原来的约束条件，再增加新的约束条件 ALTER TABLE Student 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)；,第7章 数据库完整性,7.1 实体完整性7.2 参照完整性7.3 用户自定义完整性7.4 完整性约束命名子句7.5 触发器7.6 小结,7.5 触发器,触发器（Trigger）是用户定义在关系表上的一类由事件驱动的特殊过程由服务器自动激活可以进行更为复杂的检查和操作，具有更精细和更强大的数据控制能力,7.5 触发器,7.5.1 定义触发器 7.5.2 激活触发器 7.5.3 删除触发器,7.5.1 定义触发器,1、定义语句格式：CREATE TRIGGER BEFORE | AFTER ON FOR EACH ROW | STATEMENT WHEN ,7.5.1 定义触发器,2、说明：（1） 创建者：表的拥有者（2） 触发器名，自己定义（3） 表名：触发器的目标表（4） 触发事件：INSERT、DELETE、UPDATE（5） 触发器类型 行级触发器（FOR EACH ROW） 语句级触发器（FOR EACH STATEMENT）,7.5.1 定义触发器,例如,假设在S表上创建了一个AFTER UPDATE触发器。如果表S有1000行，执行如下语句： UPDATE S SET Sage=Sage1; 如果该触发器为语句级触发器，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,7.5.1 定义触发器,（6） 触发条件 WHEN：指定触发器的触发条件。当满足触发条件时，DBMS才激发触发器。如果省略，则触发动作体在触发器激活后立即执行。（7） 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,（8）BEFOREAFTER： 指示DBMS在执行触发语句之前后激发触发器,7.5.1 定义触发器,7.5.1 定义触发器,例1建立Teacher表，其中Tno为主码，CREATE TABLE TEACHER( Tno char(5) Primary key, Tname char(10) , Job char(8), Sal numeric(7,2);,例2 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*/ AS 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;,例3定义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中增加一条相应记录 首先建立工资变化表Sal_log CREATE TABLE Sal_log (Tno char(5) references Teacher(Tno)， Sal numeric(7，2)， Username char(10)， Date datatime )；,例3（续）CREATE TRIGGER Insert_Sal AFTER INSERT ON Teacher /*触发事件是INSERT*/ FOR EACH ROW AS BEGIN INSERT INTO Sal_