第5章 数据库完整性
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小结
• 数据库中的完整性约束规则由 数据库中的完整性约束规则由DBMS提供的语句进行 提供的语句进行 描述，经过编译后存放在数据字典中。 描述，经过编译后存放在数据字典中。 • 数据库完整性约束的主要优点是违约由系统来处理， 数据库完整性约束的主要优点是违约由系统来处理， 而不是由用户处理。完整性约束规则集中在数据字典 而不是由用户处理。 中，而不是散布在各应用程序之中，易于从整体上理 而不是散布在各应用程序之中， 解和修改，效率较高。 解和修改，效率较高。 • 数据库系统的整个完整性控制都是围绕着完整性约束 条件进行的，从这个角度来看， 条件进行的，从这个角度来看，完整性约束条件是完 整性控制机制的核心
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5.4 完整性规则的执行
• 完整性规则从执行时间上可分为立即执行约束和延迟执 行约束 • 立即执行约束是指在执行用户事务过程中，某一条语句 立即执行约束是指在执行用户事务过程中， 执行完成后， 执行完成后，系统立即对此数据进行完整性约束条件检 查。 • 延迟执行约束是指在整个事务执行结束后，再对约束条 延迟执行约束是指在整个事务执行结束后， 件进行完整性检查，结果正确后才能提交。 件进行完整性检查，结果正确后才能提交。
• 对于违反参照完整性的操作，并不都是简单的拒绝执行， 对于违反参照完整性的操作，并不都是简单的拒绝执行， 一般在接受这个操作的同时，执行一些附加的操作， 一般在接受这个操作的同时，执行一些附加的操作，以 保证数据库的状态仍然是正确的。 保证数据库的状态仍然是正确的。 • 在被参照关系中删除元组时可有三种不同的策略： 在被参照关系中删除元组时可有三种不同的策略：
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5.1 数据库完整性的含义（续） 数据库完整性的含义（
• 数据库的完整性和安全性是数据库保护的两个 不同的方面。 不同的方面。
–安全性是保护数据库，以防止非法使用所造成数据 安全性是保护数据库， 安全性是保护数据库 的泄露、更改或破坏， 的泄露、更改或破坏，安全性措施的防范对象是非 法用户和非法操作； 法用户和非法操作； –完整性是防止合法用户使用数据库时向数据库中加 完整性是防止合法用户使用数据库时向数据库中加 入不符合语义的数据， 入不符合语义的数据，完整性措施的防范对象是不 合语义的数据。 合语义的数据。
– 静态约束 ： 指对数据库每一个确定状态所应满足的约束条件 ， 静态约束：指对数据库每一个确定状态所应满足的约束条件，
是反映数据库状态合理性的约束。 是反映数据库状态合理性的约束。
– 动态约束 ： 指数据库从一种状态转变为另一种状态时 ， 新旧 动态约束： 指数据库从一种状态转变为另一种状态时，
值之间所应满足的约束条件， 值之间所应满足的约束条件，动态约束反映的是数据库状态变 迁的约束。 迁的约束。
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5.5 关系模型的完整性
• 关系模型的完整性包括实体完整性，参 关系模型的完整性包括实体完整性， 实体完整性 照完整性和用户定义完整性。 照完整性和用户定义完整性。 • 对于违反实体完整性和用户定义完整性 规则的操作一般都是采用拒绝执行的方 式进行处理。 式进行处理。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
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例如， 对于“ 学号不能为空” 例如 ， 对于 “ 学号不能为空 ” 的这条完整 性约束， 性约束，
– D：代表约束作用的数据对象为 属性； ：代表约束作用的数据对象为SNO属性； 属性 – O（ operation） ： 当用户插入或修改数据时 （ ） 需要检查该完整性规则； 需要检查该完整性规则； – A（assertion）：SNO不能为空； 不能为空； （ ） 不能为空 – C（condition）：A可作用于所有记录的 可作用于所有记录的SNO （ ） 可作用于所有记录的 属性； 属性； – P（procdure）：拒绝执行用户请求。 （ ） 拒绝执行用户请求。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
• 在参照关系中插入元组时的策略
– 受限插入：仅当被参照关系中存在此相应元 受限插入： 组，其主码值与参照关系插入元组的外码值 相同时，系统才执行相应操作， 相同时，系统才执行相应操作，否则拒绝此 操作。 操作。 – 递归插入：首先向北参照关系插入相应的元 递归插入： 组，其主码值等于参照关系插入元组的外码 然后向参照关系插入元组。 值，然后向参照关系插入元组。
– 级联删除：将参照关系中所有外码值与被参照关系中要删除元 级联删除： 组主码值相同的元组一起删除； 组主码值相同的元组一起删除； – 受限删除：仅当参照关系中没有任何元组的外码值与被参照关 受限删除： 系中的主码值相同时，系统才执行删除操作， 系中的主码值相同时，系统才执行删除操作，否则拒绝此删除 操作； 操作； – 置空值删除：删除被参照关系的元组，并将参照关系中相应元 置空值删除：删除被参照关系的元组， 组的外码值置空值。 组的外码值置空值。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
• 修改关系中主码的问题： 修改关系中主码的问题： – 不允许修改主码 – 允许修改主码，但必须保证主码的唯一性和非空。 允许修改主码，但必须保证主码的唯一性和非空。 当修改的关系是被参照关系时， 当修改的关系是被参照关系时，还必须检查参照关 有三种策略： 系。有三种策略： – 级联修改 – 受限修改 – 置空置修改
– 例如，银行数据库中“借贷总金额应平衡”的约束就应该属于 例如，银行数据库中“借贷总金额应平衡” 延迟执行约束，从账号A转一笔钱到账号 为一个事务， 转一笔钱到账号B为一个事务 延迟执行约束，从账号 转一笔钱到账号 为一个事务，从账号 A转出去钱后，账就不平了，必须等转入账号 后，账才能重新 转出去钱后， 转出去钱后 账就不平了，必须等转入账号B后 平衡，这时才能进行完整性检查。 平衡，这时才能进行完整性检查。
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5.2
完整性规则的组成（ 完整性规则的组成（续）
• 具体地说，完整性规则主要由以下三部分构成： 具体地说，完整性规则主要由以下三部分构成： – 1． 触发条件：规定系统什么时候使用规则检 ． 触发条件： 查数据； 查数据； – 2． 约束条件：规定系统检查用户发出的操作 ． 约束条件： 请求违背了什么样的完整性约束条件； 请求违背了什么样的完整性约束条件； – 3． 违约响应：规定系统如果发现用户的操作 ． 违约响应： 请求违背了完整性约束条件， 请求违背了完整性约束条件 ，应该采取一定的 动作来保证数据的完整性， 动作来保证数据的完整性， 即违约时要做的事 情。
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5.2 完整性规则的组成（续） 完整性规则的组成（
• 一条完整性规则可以用一个五元组 （ D，O， A，C， P） 一条完整性规则可以用一个五元组（ ， ， ， ， ） 来形式化地表示。其中： 来形式化地表示。其中： – D（data）：代表约束作用的数据对象； 代表约束作用的数据对象； 代表约束作用的数据对象 – O（operation）：代表触发完整性检查的数据库操作， ）：代表触发完整性检查的数据库操作 （ ）：代表触发完整性检查的数据库操作， 即当用户发出什么操作请求时需要检查该完整性规则； 即当用户发出什么操作请求时需要检查该完整性规则； – A（assertion）： 代表数据对象必须满足的语义约束 ， （ ） 代表数据对象必须满足的语义约束， 这是规则的主体； 这是规则的主体； – C（ condition） ： 代表选择A作用的数据对象值的谓 （ ） 代表选择 作用的数据对象值的谓 词； – P（procdure）： 代表违反完整性规则时触发执行的 （ ） 操作过程。 操作过程。
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5.2 完整性规则的组成
• 为了实现完整性控制，数据库管理员应向 DBMS提出一组完整性规则， 来检查数据库中 提出一组完整性规则， 提出一组完整性规则 的数据，看其是否满足语义约束。 的数据，看其是否满足语义约束。 • 这些语义约束构成了数据库的完整性规则，这 这些语义约束构成了数据库的完整性规则， 组规则作为DBMS控制数据完整性的依据。 控制数据完整性的依据。 组规则作为 控制数据完整性的依据 • 它定义了何时检查、检查什么、查出错误又怎 它定义了何时检查、检查什么、 样处理等事项。 样处理等事项。
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5.4 完整性规则的执行（续） 完整性规则的执行（
• 如果发现用户操作请求违背了立即执行 约束， 则可以拒绝该操作， 约束 ， 则可以拒绝该操作 ， 以保护数据 的完整性。 的完整性。 • 如果发现用户操作请求违背了延迟执行 约束， 约束 ， 而又不知道是哪个事务的操作破 坏了完整性， 则只能拒绝整个事务， 坏了完整性 ， 则只能拒绝整个事务 ， 把 数据库恢复到该事务执行前的状态。 数据库恢复到该事务执行前的状态。
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5.6 完整性约束条件的分类
• 从约束条件使用的对象分可分为： 从约束条件使用的对象分可分为：
– 列约束：列的类型、取值范围等 列约束：列的类型、 – 元组约束：元组中各个字段间联系的约束 元组约束： – 关系约束：关系之间联系的约束 关系约束：
• 从约束对象的状态分为： 从约束对象的状态分为：
第5章 数据库完整性
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5.1
数据库完整性的含义
• 数据库的完整性是指保护数据库中数据的正确性、有效 数据库的完整性是指保护数据库中数据的正确性、 性和相容性，防止错误的数据进入数据库造成无效操作。 性和相容性，防止错误的数据进入数据库造成无效操作。 • 一些完整性约束的例子： 一些完整性约束的例子： –比如年龄属于数值型数据，只能含0,1,…9，不能含 比如年龄属于数值型数据，只能含0 比如年龄属于数值型数据 9 字母或特殊符号； 字母或特殊符号； –月份只能取1～12之间的正整数； 月份只能取1 12之间的正整数； 月份只能取 之间的正整数 –表示同一事实的两个数据应相同 ， 否则就不相容 ， 表示同一事实的两个数据应相同， 否则就不相容， 表示同一事实的两个数据应相同 如一个人不能有两个学号。 如一个人不能有两个学号。 • 维护数据库的完整性非常重要，数据库中的数据是否具 维护数据库的完整性非常重要， 备完整性关系到数据能否真实地反映现实世界。 备完整性关系到数据能否真实地反映现实世界。
小结
• 数据库中的完整性约束规则由 数据库中的完整性约束规则由DBMS提供的语句进行 提供的语句进行 描述，经过编译后存放在数据字典中。 描述，经过编译后存放在数据字典中。 • 数据库完整性约束的主要优点是违约由系统来处理， 数据库完整性约束的主要优点是违约由系统来处理， 而不是由用户处理。完整性约束规则集中在数据字典 而不是由用户处理。 中，而不是散布在各应用程序之中，易于从整体上理 而不是散布在各应用程序之中， 解和修改，效率较高。 解和修改，效率较高。 • 数据库系统的整个完整性控制都是围绕着完整性约束 条件进行的，从这个角度来看， 条件进行的，从这个角度来看，完整性约束条件是完 整性控制机制的核心
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5.4 完整性规则的执行
• 完整性规则从执行时间上可分为立即执行约束和延迟执 行约束 • 立即执行约束是指在执行用户事务过程中，某一条语句 立即执行约束是指在执行用户事务过程中， 执行完成后， 执行完成后，系统立即对此数据进行完整性约束条件检 查。 • 延迟执行约束是指在整个事务执行结束后，再对约束条 延迟执行约束是指在整个事务执行结束后， 件进行完整性检查，结果正确后才能提交。 件进行完整性检查，结果正确后才能提交。
• 对于违反参照完整性的操作，并不都是简单的拒绝执行， 对于违反参照完整性的操作，并不都是简单的拒绝执行， 一般在接受这个操作的同时，执行一些附加的操作， 一般在接受这个操作的同时，执行一些附加的操作，以 保证数据库的状态仍然是正确的。 保证数据库的状态仍然是正确的。 • 在被参照关系中删除元组时可有三种不同的策略： 在被参照关系中删除元组时可有三种不同的策略：
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5.1 数据库完整性的含义（续） 数据库完整性的含义（
• 数据库的完整性和安全性是数据库保护的两个 不同的方面。 不同的方面。
–安全性是保护数据库，以防止非法使用所造成数据 安全性是保护数据库， 安全性是保护数据库 的泄露、更改或破坏， 的泄露、更改或破坏，安全性措施的防范对象是非 法用户和非法操作； 法用户和非法操作； –完整性是防止合法用户使用数据库时向数据库中加 完整性是防止合法用户使用数据库时向数据库中加 入不符合语义的数据， 入不符合语义的数据，完整性措施的防范对象是不 合语义的数据。 合语义的数据。
– 静态约束 ： 指对数据库每一个确定状态所应满足的约束条件 ， 静态约束：指对数据库每一个确定状态所应满足的约束条件，
是反映数据库状态合理性的约束。 是反映数据库状态合理性的约束。
– 动态约束 ： 指数据库从一种状态转变为另一种状态时 ， 新旧 动态约束： 指数据库从一种状态转变为另一种状态时，
值之间所应满足的约束条件， 值之间所应满足的约束条件，动态约束反映的是数据库状态变 迁的约束。 迁的约束。
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5.5 关系模型的完整性
• 关系模型的完整性包括实体完整性，参 关系模型的完整性包括实体完整性， 实体完整性 照完整性和用户定义完整性。 照完整性和用户定义完整性。 • 对于违反实体完整性和用户定义完整性 规则的操作一般都是采用拒绝执行的方 式进行处理。 式进行处理。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
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例如， 对于“ 学号不能为空” 例如 ， 对于 “ 学号不能为空 ” 的这条完整 性约束， 性约束，
– D：代表约束作用的数据对象为 属性； ：代表约束作用的数据对象为SNO属性； 属性 – O（ operation） ： 当用户插入或修改数据时 （ ） 需要检查该完整性规则； 需要检查该完整性规则； – A（assertion）：SNO不能为空； 不能为空； （ ） 不能为空 – C（condition）：A可作用于所有记录的 可作用于所有记录的SNO （ ） 可作用于所有记录的 属性； 属性； – P（procdure）：拒绝执行用户请求。 （ ） 拒绝执行用户请求。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
• 在参照关系中插入元组时的策略
– 受限插入：仅当被参照关系中存在此相应元 受限插入： 组，其主码值与参照关系插入元组的外码值 相同时，系统才执行相应操作， 相同时，系统才执行相应操作，否则拒绝此 操作。 操作。 – 递归插入：首先向北参照关系插入相应的元 递归插入： 组，其主码值等于参照关系插入元组的外码 然后向参照关系插入元组。 值，然后向参照关系插入元组。
– 级联删除：将参照关系中所有外码值与被参照关系中要删除元 级联删除： 组主码值相同的元组一起删除； 组主码值相同的元组一起删除； – 受限删除：仅当参照关系中没有任何元组的外码值与被参照关 受限删除： 系中的主码值相同时，系统才执行删除操作， 系中的主码值相同时，系统才执行删除操作，否则拒绝此删除 操作； 操作； – 置空值删除：删除被参照关系的元组，并将参照关系中相应元 置空值删除：删除被参照关系的元组， 组的外码值置空值。 组的外码值置空值。
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5.5 关系模型的完整性（续） 关系模型的完整性（
• 修改关系中主码的问题： 修改关系中主码的问题： – 不允许修改主码 – 允许修改主码，但必须保证主码的唯一性和非空。 允许修改主码，但必须保证主码的唯一性和非空。 当修改的关系是被参照关系时， 当修改的关系是被参照关系时，还必须检查参照关 有三种策略： 系。有三种策略： – 级联修改 – 受限修改 – 置空置修改
– 例如，银行数据库中“借贷总金额应平衡”的约束就应该属于 例如，银行数据库中“借贷总金额应平衡” 延迟执行约束，从账号A转一笔钱到账号 为一个事务， 转一笔钱到账号B为一个事务 延迟执行约束，从账号 转一笔钱到账号 为一个事务，从账号 A转出去钱后，账就不平了，必须等转入账号 后，账才能重新 转出去钱后， 转出去钱后 账就不平了，必须等转入账号B后 平衡，这时才能进行完整性检查。 平衡，这时才能进行完整性检查。
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5.2
完整性规则的组成（ 完整性规则的组成（续）
• 具体地说，完整性规则主要由以下三部分构成： 具体地说，完整性规则主要由以下三部分构成： – 1． 触发条件：规定系统什么时候使用规则检 ． 触发条件： 查数据； 查数据； – 2． 约束条件：规定系统检查用户发出的操作 ． 约束条件： 请求违背了什么样的完整性约束条件； 请求违背了什么样的完整性约束条件； – 3． 违约响应：规定系统如果发现用户的操作 ． 违约响应： 请求违背了完整性约束条件， 请求违背了完整性约束条件 ，应该采取一定的 动作来保证数据的完整性， 动作来保证数据的完整性， 即违约时要做的事 情。
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5.2 完整性规则的组成（续） 完整性规则的组成（
• 一条完整性规则可以用一个五元组 （ D，O， A，C， P） 一条完整性规则可以用一个五元组（ ， ， ， ， ） 来形式化地表示。其中： 来形式化地表示。其中： – D（data）：代表约束作用的数据对象； 代表约束作用的数据对象； 代表约束作用的数据对象 – O（operation）：代表触发完整性检查的数据库操作， ）：代表触发完整性检查的数据库操作 （ ）：代表触发完整性检查的数据库操作， 即当用户发出什么操作请求时需要检查该完整性规则； 即当用户发出什么操作请求时需要检查该完整性规则； – A（assertion）： 代表数据对象必须满足的语义约束 ， （ ） 代表数据对象必须满足的语义约束， 这是规则的主体； 这是规则的主体； – C（ condition） ： 代表选择A作用的数据对象值的谓 （ ） 代表选择 作用的数据对象值的谓 词； – P（procdure）： 代表违反完整性规则时触发执行的 （ ） 操作过程。 操作过程。
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5.2 完整性规则的组成
• 为了实现完整性控制，数据库管理员应向 DBMS提出一组完整性规则， 来检查数据库中 提出一组完整性规则， 提出一组完整性规则 的数据，看其是否满足语义约束。 的数据，看其是否满足语义约束。 • 这些语义约束构成了数据库的完整性规则，这 这些语义约束构成了数据库的完整性规则， 组规则作为DBMS控制数据完整性的依据。 控制数据完整性的依据。 组规则作为 控制数据完整性的依据 • 它定义了何时检查、检查什么、查出错误又怎 它定义了何时检查、检查什么、 样处理等事项。 样处理等事项。
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5.4 完整性规则的执行（续） 完整性规则的执行（
• 如果发现用户操作请求违背了立即执行 约束， 则可以拒绝该操作， 约束 ， 则可以拒绝该操作 ， 以保护数据 的完整性。 的完整性。 • 如果发现用户操作请求违背了延迟执行 约束， 约束 ， 而又不知道是哪个事务的操作破 坏了完整性， 则只能拒绝整个事务， 坏了完整性 ， 则只能拒绝整个事务 ， 把 数据库恢复到该事务执行前的状态。 数据库恢复到该事务执行前的状态。
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5.6 完整性约束条件的分类
• 从约束条件使用的对象分可分为： 从约束条件使用的对象分可分为：
– 列约束：列的类型、取值范围等 列约束：列的类型、 – 元组约束：元组中各个字段间联系的约束 元组约束： – 关系约束：关系之间联系的约束 关系约束：
• 从约束对象的状态分为： 从约束对象的状态分为：
第5章 数据库完整性
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数据库完整性的含义
• 数据库的完整性是指保护数据库中数据的正确性、有效 数据库的完整性是指保护数据库中数据的正确性、 性和相容性，防止错误的数据进入数据库造成无效操作。 性和相容性，防止错误的数据进入数据库造成无效操作。 • 一些完整性约束的例子： 一些完整性约束的例子： –比如年龄属于数值型数据，只能含0,1,…9，不能含 比如年龄属于数值型数据，只能含0 比如年龄属于数值型数据 9 字母或特殊符号； 字母或特殊符号； –月份只能取1～12之间的正整数； 月份只能取1 12之间的正整数； 月份只能取 之间的正整数 –表示同一事实的两个数据应相同 ， 否则就不相容 ， 表示同一事实的两个数据应相同， 否则就不相容， 表示同一事实的两个数据应相同 如一个人不能有两个学号。 如一个人不能有两个学号。 • 维护数据库的完整性非常重要，数据库中的数据是否具 维护数据库的完整性非常重要， 备完整性关系到数据能否真实地反映现实世界。 备完整性关系到数据能否真实地反映现实世界。