第10章數(shù)據(jù)庫完整性

1、第十章數(shù)據(jù)庫完整性概述，什么是數(shù)據(jù)庫的完整性，數(shù)據(jù)的正確性和兼容性，防止語義數(shù)據(jù)進入數(shù)據(jù)庫。示例：學(xué)生年齡必須為整數(shù)，取值范圍為14-29；學(xué)生的性別只能是男性或女性；學(xué)生的學(xué)生編號必須是唯一的；學(xué)生所在系必須是學(xué)校開設(shè)的系；誠信：是否真實地反映了現(xiàn)實世界，誠信控制機制，1。完整性約束定義機制完整性約束：約束數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)模型的語義數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)應(yīng)該提供數(shù)據(jù)庫完整性約束的定義，并將它們作為模式的一部分存儲在數(shù)據(jù)庫中。2.完整性檢查機制檢查用戶發(fā)送的操作請求是否違反了完整性約束。3.默認(rèn)響應(yīng)如果發(fā)現(xiàn)用戶的操作請求使數(shù)據(jù)違反了完整性約束，請采取某些措施來確保數(shù)據(jù)的完整性。10.1完整性約束，由

2、完整性約束作用的對象列：對屬性的值類型、范圍和精度的約束；元組：元組中屬性列之間的連接約束：元組、關(guān)系集和關(guān)系之間的連接約束；靜態(tài)：對靜態(tài)對象的約束反映了數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的合理性；動態(tài)：對動態(tài)對象的約束反映了數(shù)據(jù)庫狀態(tài)的變化。新舊值之間滿足的約束、完整性約束的分類、六種對象狀態(tài)的動態(tài)列級動態(tài)元組動態(tài)關(guān)系、動態(tài)靜態(tài)列級靜態(tài)元組靜態(tài)關(guān)系、靜態(tài)列級約束、對象粒度。最常見、最簡單和最容易實現(xiàn)的列值范圍描述是一種完整性約束和五種靜態(tài)列級約束。1)數(shù)據(jù)類型約束：數(shù)據(jù)類型、長度、單位、精度等。2)對數(shù)據(jù)格式的限制：例如，日期是YY。MM.DD 3)對值范圍或值集的約束4)對空值的約束：未定義或未知的值。不同于零值

3、和空格，5)其他約束：如對列的排序指令、合并列等。靜態(tài)元組約束，指定元組列之間的約束關(guān)系，例如：裝運量=700元的訂單關(guān)系，靜態(tài)元組約束僅限于元組，靜態(tài)關(guān)系約束，元組之間有各種連接或約束關(guān)系或一個關(guān)系中的幾種關(guān)系。常見的靜態(tài)關(guān)系約束：實體完整性約束引用完整性約束功能相關(guān)性約束：關(guān)系字段之間的功能相關(guān)性統(tǒng)計約束：定義某個字段值的統(tǒng)計值與關(guān)系中多個元組之間的約束關(guān)系，動態(tài)列級約束、動態(tài)列級約束是修改列定義或列值時應(yīng)滿足的約束。1)修改列定義時的約束：當(dāng)允許空值的原始列更改為不允許空值的列：時，修改被拒絕。2)修改列值時的約束修改列值時新舊值之間要滿足的約束：員工薪資調(diào)整=原薪資年限只能增加，動態(tài)元

4、組，關(guān)系約束， 動態(tài)元組約束修改元組值：各字段之間需要滿足的約束條件：員工薪資調(diào)整不得低于其原始薪資服務(wù)年限*1.5動態(tài)關(guān)系約束關(guān)系改變前后的狀態(tài)：約束條件如事務(wù)一致性和原子性、完整性約束條件匯總、10.2完整性控制、定義函數(shù)完美的完整性控制機制應(yīng)允許用戶定義各種完整性約束檢查函數(shù)立即執(zhí)行的約束：執(zhí)行后立即檢查語句是否違反完整性約束； 延遲完整性檢查，直到整個事務(wù)執(zhí)行完畢，并默認(rèn)拒絕該操作。其他處理方法，例如，銀行數(shù)據(jù)庫中“借貸總額應(yīng)平衡”的約束應(yīng)該是延遲執(zhí)行的約束。從賬戶A向賬戶B轉(zhuǎn)賬是一筆交易，從賬戶A轉(zhuǎn)賬后，賬戶會不平衡，必須先轉(zhuǎn)賬到賬戶B，賬戶才能重新平衡，然后才能進行完整性檢查。，完

5、整性規(guī)則五元組表示(D，O，a，c，P) D(數(shù)據(jù)):約束動作O(操作)的數(shù)據(jù)對象：當(dāng)用戶發(fā)出任何操作請求時，觸發(fā)完整性檢查的數(shù)據(jù)庫操作需要檢查完整性規(guī)則是立即檢查還是延遲檢查；斷言：數(shù)據(jù)對象必須滿足的斷言或語義約束，它是規(guī)則的主體；條件(Condition):選擇數(shù)據(jù)對象值的謂詞(Procedure):當(dāng)完整性規(guī)則被違反時觸發(fā)的過程，例如關(guān)系系統(tǒng)的三種完整性的實現(xiàn)，關(guān)系數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)都提供了定義和檢查實體完整性、引用完整性和用戶定義完整性的功能。違反實體完整性規(guī)則和用戶定義的完整性規(guī)則的操作通常是拒絕執(zhí)行違反引用完整性的操作：拒絕接受此操作并同時執(zhí)行一些附加操作，以確保數(shù)據(jù)庫的正確狀態(tài)和引用完整

6、性的實現(xiàn)。當(dāng)關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)實現(xiàn)引用完整性時，需要考慮外部代碼是否可以接受空值，刪除被引用關(guān)系中的元組，在被引用關(guān)系中插入元組，修改關(guān)系中的主代碼，1。外部代碼是否可以接受空值，示例1:在員工部門數(shù)據(jù)庫中，如果EMP關(guān)系中包含外部代碼Deptno的元組的列為空，則表示該員工沒有被分配到任何特定的部門工作，這與應(yīng)用程序環(huán)境的語義一致。示例2:學(xué)生選擇的數(shù)據(jù)庫，引用了學(xué)生關(guān)系，其主要代碼是Sno。供應(yīng)鏈?zhǔn)且环N參考關(guān)系，外部代碼是Sno。如果SC的Sno為空，則表示還不存在的學(xué)生，或者不知道學(xué)生編號的學(xué)生已經(jīng)參加了課程，并且他的成績記錄在成績中，這與SChool的應(yīng)用環(huán)境不一致，因此sc的Sno列

7、不能為空。2。刪除被引用關(guān)系中的元組時，存在默認(rèn)操作的情況：刪除被引用關(guān)系中的某個元組(學(xué)生)，但是引用關(guān)系中幾個元組(SC)的外部代碼值與被刪除的引用關(guān)系的主代碼值相同。有三種策略：CASCADES刪除、RESTRICTED刪除、null刪除(正確與否取決于應(yīng)用程序環(huán)境的語義)和三種策略。級聯(lián)刪除將刪除引用關(guān)系中外碼值與被引用關(guān)系中待刪除元組的主碼值相對應(yīng)的元組。有限刪除只有當(dāng)引用關(guān)系中沒有任何元組的外碼值與要刪除的被引用關(guān)系的元組的主碼值相對應(yīng)時，系統(tǒng)才會執(zhí)行刪除操作，否則，拒絕刪除操作，并設(shè)置空值刪除被引用關(guān)系的元組。并將外部代碼值設(shè)置為空值，該外部代碼值等于引用關(guān)系中已刪除元組的主代碼

8、值。例如，如果您想要刪除學(xué)生關(guān)系中Sno=950001的元組，則在供應(yīng)鏈關(guān)系中有四個Sno=950001的元組。級聯(lián)刪除：刪除供應(yīng)鏈關(guān)系中Sno=950001的所有四元組。如果引用關(guān)系也是另一個關(guān)系的引用關(guān)系，則此刪除操作將繼續(xù)級聯(lián)到有限刪除：系統(tǒng)將拒絕執(zhí)行此刪除操作，并將空值設(shè)置為刪除：將供應(yīng)鏈關(guān)系中Sno=950001的所有元組的Sno值設(shè)置為空值。在學(xué)生選修課的數(shù)據(jù)庫中，很明顯第一種方法和第二種方法都是正確的。第三種方法不符合應(yīng)用環(huán)境的語義。3.在引用關(guān)系中插入元組時，缺省操作時需要在引用關(guān)系中插入元組，但被引用關(guān)系中沒有對應(yīng)的元組缺省響應(yīng)限制插入：只有當(dāng)被引用關(guān)系中有對應(yīng)的元組，并且其

9、主代碼值與引用關(guān)系中插入的元組的外部代碼值相同時，系統(tǒng)才會執(zhí)行插入操作。否則，拒絕這種遞歸插入：首先將對應(yīng)的元組插入引用關(guān)系，其主代碼值等于引用關(guān)系中插入的元組的外部代碼值，然后將元組插入引用關(guān)系。例如，例如：將(99001，1，90)元組插入到供應(yīng)鏈關(guān)系中，但是在學(xué)生關(guān)系中沒有Sno=99001的學(xué)生受限插入：系統(tǒng)將拒絕插入(99001，1，90)元組的遞歸插入：系統(tǒng)將首先將Sno=99001的元組插入到學(xué)生關(guān)系中，然后將Sno=99001，1，90的元組插入到供應(yīng)鏈關(guān)系中。4.修改引用關(guān)系中的主代碼的問題是這兩種策略不允許修改主代碼。在違反合同的情況下，應(yīng)修改引用關(guān)系中某些元組的主代碼值。

10、但是，引用關(guān)系中某些元組的外部代碼值與被引用關(guān)系修改的主代碼值完全相等。例如，修改學(xué)生學(xué)號需要修改被引用關(guān)系中一些元組的主代碼值，而被引用關(guān)系中沒有元組等于被引用關(guān)系修改的主代碼值。例如，修改供應(yīng)鏈中的學(xué)生編號允許修改主要代碼策略。默認(rèn)情況下，反應(yīng)1修改的關(guān)系是被引用的關(guān)系：刪除類似的級聯(lián)修改時，被引用關(guān)系中的主代碼值也以相同的方式修改。只有當(dāng)引用關(guān)系中任一元組的外部代碼值等于被引用關(guān)系中某一元組的主代碼值時，該元組的主代碼值才能被修改為空，引用關(guān)系中對應(yīng)的外部代碼值才能被設(shè)置為空。示例：將“學(xué)生”關(guān)系中Sno=950001的元組的Sno值更改為960123。然而，在供應(yīng)鏈關(guān)系中有4個元組，S

11、no=950001級聯(lián)修改：在供應(yīng)鏈關(guān)系中Sno=950001的4個元組中的Sno值也改變?yōu)?60123。如果引用關(guān)系也是另一個關(guān)系的引用關(guān)系，則此修改操作將繼續(xù)級聯(lián)。受限修改：只有當(dāng)供應(yīng)鏈中沒有s no=950001的元組時，學(xué)生表中Sno=950001的元組的Sno值才能修改為960123。空值修改：將學(xué)生表中元組Sno=950001的Sno值更改為960123。而s表中Sno=950001的所有元組的Sno值被設(shè)置為空值。在學(xué)生的選修數(shù)據(jù)庫中，只有第一種方法是正確的，它允許修改主代碼策略。(2)修改后的關(guān)系是引用關(guān)系：類似于插入、限制插入、遞歸插入和實現(xiàn)引用完整性。關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)在實現(xiàn)引用完整性時，需要為用戶提供定義主代碼和外部代碼的機制，并為用戶提供根據(jù)自己的應(yīng)用需求選擇和處理依賴關(guān)系中相應(yīng)元組的方法。10.4摘要：數(shù)據(jù)庫的完整性是為了確保存儲在數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)是正確的。所謂正確是指實現(xiàn)符合現(xiàn)實世界語義的數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)完整性的機制。定義完整性約束的機制定義了檢查完整