数据库总结（五）

数据库的完整性

5.1 实体完整性
5.1.1 实体完整性定义
（1）关系模型的实体完整性
CREATE  TABLE中用PRIMARY KEY定义
（2）单属性构成的码有两种说明方法 
定义为列级约束条件
定义为表级约束条件
（3）对多个属性构成的码只有一种说明方法
定义为表级约束条件

[例5.1] 将Student表中的Sno属性定义为码

         （1）在列级定义主码              
              CREATE TABLE Student
                (  Sno  CHAR(9)  PRIMARY KEY,
                   Sname  CHAR(20) NOT NULL,     
                   Ssex  CHAR(2),
                   Sage  SMALLINT,
                   Sdept  CHAR(20)
                );
    （2）在表级定义主码
    CREATE TABLE Student
        (  Sno  CHAR(9),  
             Sname  CHAR(20) NOT NULL,
           Ssex  CHAR(2),
           Sage  SMALLINT,
           Sdept  CHAR(20),
           PRIMARY KEY (Sno)
         ); 
5.1.2 实体完整性检查和违约处理
（1）插入或对主码列进行更新操作时，关系数据库管理系统按照实体完整性规则自动进行检查。包括：
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，只要有一个为空就拒绝插入或修改
（2）检查记录中主码值是否唯一的一种方法是进行全表扫描
依次判断表中每一条记录的主码值与将插入记录上的主码值（或者修改的新主码值）是否相同 

（3）表扫描缺点
十分耗时
（4）为避免对基本表进行全表扫描，RDBMS核心一般都在主码上自动建立一个索引 
（5）B+树索引

例如，
新插入记录的主码值是25
通过主码索引，从B+树的根结点开始查找
读取3个结点：根结点（51）、中间结点（12 30）、叶结点（15 20 25）
该主码值已经存在，不能插入这条记录
5.2  参照完整性
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 
例如，关系SC中（Sno，Cno）是主码。Sno，Cno分别参照Student表
           的主码和Course表的主码 
[例5.3]定义SC中的参照完整性
         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 Course(Cno)    
                  /*在表级定义参照完整性*/
             );
5.2.2 参照完整性检查和违约处理
例如，对表SC和Student有四种可能破坏参照完整性的情况 :
（1）SC表中增加一个元组，该元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等。
（2）修改SC表中的一个元组，修改后该元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等
（3）从Student表中删除一个元组，造成SC表中某些元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等。
（4）修改Student表中一个元组的Sno属性，造成SC表中某些元组的Sno属性的值在表Student中找不到一个元组，其Sno属性的值与之相等 。

被参照表（例如Student）	参照表（例如SC）	违约处理
可能破坏参照完整性	插入元组	拒绝
可能破坏参照完整性	修改外码值	拒绝
删除元组	可能破坏参照完整性	拒绝/级连删除/设置为空值
修改主码值	可能破坏参照完整性	拒绝/级连修改/设置为空值

 

参照完整性违约处理
（1） 拒绝（NO ACTION）执行
不允许该操作执行。该策略一般设置为默认策略
（2） 级联（CASCADE）操作
当删除或修改被参照表（Student）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
（3）设置为空值（SET-NULL）
当删除或修改被参照表的一个元组时造成了不一致，则将参照表中的所有造成不一致的元组的对应属性设置为空值。
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 
[例5.4]  显式说明参照完整性的违约处理示例
       CREATE TABLE SC
        (  Sno   CHAR(9)  NOT NULL，
           Cno   CHAR(4)  NOT NULL，
           Grade  SMALLINT,
           PRIMARY KEY(Sno,Cno)，             
           FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno) 
        ON DELETE CASCADE        /*级联删除SC表中相应的元组*/
             ON UPDATE CASCADE,      /*级联更新SC表中相应的元组*/
           FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)                        
             ON DELETE NO ACTION     
                 /*当删除course 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course表中的cno时，级联更新SC表中相应的元组*/
           );

5.3  用户定义的完整性
（1）用户定义的完整性是：针对某一具体应用的数据必须满足的语义要求 
（2）关系数据库管理系统提供了定义和检验用户定义完整性的机制，不必由应用程序承担
5.3.1 属性上的约束条件
CREATE TABLE时定义属性上的约束条件
列值非空（NOT NULL）
列值唯一（UNIQUE）
检查列值是否满足一个条件表达式（CHECK）
（1）不允许取空值 
  [例5.5]  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(4)  NOT NULL,    
           Grade  SMALLINT 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 可以不写 * /
         ); 
（2）列值唯一 

    [例5.6]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)  UNIQUE NOT NULL，
                                          /*要求Dname列值唯一, 并且不能取空值*/
            Location  CHAR(10),
            PRIMARY KEY (Deptno)
         );
（3）用CHECK短语指定列值应该满足的条件

    [例5.7]  Student表的Ssex只允许取“男”或“女”。
     CREATE TABLE Student
          ( Sno  CHAR(9) PRIMARY KEY,
            Sname CHAR(8) NOT NULL,                     
            Ssex  CHAR(2)  CHECK （Ssex IN （‘男’,’女’）），           
                                                     /*性别属性Ssex只允许取'男'或'女' */
            Sage  SMALLINT,
            Sdept  CHAR(20)
          );
[例5.8]  SC表的Grade的值应该在0和100之间。
   CREATE TABLE  SC
         (  Sno     CHAR(9) ,
            Cno    CHAR(4),
    Grade   SMALLINT CHECK (Grade>=0 AND Grade <=100)，                  /*Grade取值范围是0到100*/
            PRIMARY KEY (Sno,Cno),
            FOREIGN KEY (Sno) REFERENCES Student(Sno),
            FOREIGN KEY (Cno) REFERENCES Course(Cno)
           );
5.3.2 元组上的约束条件
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 
[例5.9]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 (Ssex='女' OR Sname NOT LIKE 'Ms.%')
                   /*定义了元组中Sname和 Ssex两个属性值之间的约束条件*/
          );
性别是女性的元组都能通过该项检查，因为Ssex=‘女’成立;
当性别是男性时，要通过检查则名字一定不能以Ms.打头
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，关系数据库管理系统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 
5.4  完整性约束命名子句
[例5.10]建立学生登记表Student，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”。
    CREATE TABLE Student
      (   Sno  NUMERIC(6)
          CONSTRAINT C1 CHECK (Sno BETWEEN 90000 AND 99999),
          Sname  CHAR(20)  
          CONSTRAINT C2 NOT NULL,
          Sage  NUMERIC(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。
[例5.11]建立教师表TEACHER，要求每个教师的应发工资不低于3000元。
应发工资是工资列Sal与扣除项Deduct之和。
      CREATE TABLE TEACHER
              (   Eno    NUMERIC(4)  PRIMARY KEY    /*在列级定义主码*/
                  Ename  CHAR(10),
                  Job     CHAR(8),
               Sal     NUMERIC(7,2),
               Deduct  NUMERIC(7,2),
               Deptno  NUMERIC(2),
                CONSTRAINT TEACHERFKey FOREIGN KEY (Deptno)           REFERENCES DEPT(Deptno),
                CONSTRAINT C1 CHECK (Sal + Deduct >= 3000) 
                );
2. 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

[例5.12]去掉例5.10 Student表中对性别的限制。
        ALTER TABLE Student 
        DROP CONSTRAINT C4;
   [例5.13]  修改表Student中的约束条件，要求学号改为在900000~999999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);
5.6  断言
（1）SQL中，可以使用 CREATE ASSERTION语句，通过声明性断言来指定更具一般性的约束。
（2）可以定义涉及多个表的或聚集操作的比较复杂的完整性约束。
（3）断言创建以后，任何对断言中所涉及的关系的操作都会触发关系数据库管理系统对断言的检查，任何使断言不为真值的操作都会被拒绝执行
1. 创建断言的语句格式
CREATE ASSERTION<断言名>
每个断言都被赋予一个名字，中的约束条件与WHERE子句的条件表达式类似。

[例5.18] 限制数据库课程最多60名学生选修
    CREATE ASSERTION ASSE_SC_DB_NUM
    CHECK (60 >= (select count(*)
                  /*此断言的谓词涉及聚集操作count的SQL语句*/
                        From Course,SC
                    Where SC.Cno=Course.Cno and                         Course.Cname ='数据库')
                   );
[例5.19]限制每一门课程最多60名学生选修

    CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM1
        CHECK(60 >= ALL (SELECT count(*)                                      FROM     SC 
                          GROUP by cno)
                  );
         /*此断言的谓词，涉及聚集操作count 和分组函数group by        的SQL语句*/
[例5.20]限制每个学期每一门课程最多60名学生选修
    首先需要修改SC表的模式，增加一个“学期（TERM）”属性
     ALTER TABLE SC ADD TERM DATE;
     然后，定义断言：
     CREATE ASSERTION ASSE_SC_CNUM2
      CHECK(60 >= ALL (SELECT count(*)                                   FROM SC
                    GROUP by cno,TERM)
                   );
2. 删除断言的语句格式为
DROP ASSERTION <断言名>;
如果断言很复杂，则系统在检测和维护断言的开销较高，这是在使用断言时应该注意的
5.7  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
 触发器保存在数据库服务器中
任何用户对表的增、删、改操作均由服务器自动激活相应的触发器
触发器可以实施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 
5.7.1 定义触发器
CREATE TRIGGER语法格式
       CREATE TRIGGER <触发器名>  
       {BEFORE | AFTER} <触发事件> ON <表名>
       REFERENCING NEW|OLD ROW AS<变量>
       FOR EACH  {ROW | STATEMENT}
       [WHEN <触发条件>]<触发动作体>
触发器又叫做事件-条件-动作（event-condition-action）规则。
当特定的系统事件发生时，对规则的条件进行检查，如果条件成立则执
行规则中的动作，否则不执行该动作。规则中的动作体可以很复杂，通
常是一段SQL存储过程。
[例5.23] 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*/
          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;                               
5.7.2 激活触发器
（1）删除触发器的SQL语法：
     DROP TRIGGER <触发器名> ON <表名>;
（2）触发器必须是一个已经创建的触发器，并且只能由具有相应权限的用户删除