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CH5 完整性

5.1 完整性约束

数据库完整性是指数据库中数据在逻辑上的一致性、正确性、有效性和相容性，那么完整性约束就是指用户插入、修改和删除操作时，DBMS为了保证数据库逻辑上的一致性、正确性、有效性和相容性所必需要检查的约束条件

C.J.Date在《An Introduction to Database Systems》一书中描述了四种完整性约束：

C.J.Date提出的理论多半是建立在他自创的Tutorial D这个概念型数据库操作语言上的，下面的描述也是基于Tutorial D，注意不要和SQL混淆

（1）类型约束

类型约束是关于自定义类型的种类（或就是数域）以及值大小的约束，例如我们自定类型weight是实数类型且要求weight必须大于0，那么用Tutorial D定义一个类型约束如下：

TYPE weight POSSREP(RATIONAL) CONSTRAINT the_weight(weight) > 0.0;

POSSREP是possible representation（可能的表达方式），RATIONAL是有理数，the_加weight（前面提到过这是C.J.Date提出的对类型的操作符号，表示取值）weight作用于weight表示取值

（2）属性约束

属性约束就是定义关系时定义属性的类型产生的隐式约束，Tutorial D定义一个关系如下：

VAR S BASE RELATION(S# S#, status integer, city char);

比如上例的status就需要隐式遵守类型integer的类型约束

（3）关系变量约束

关系变量约束是对关系中元组的约束，如限定在伦敦的供应商状态一定是20：

Constraint sc1 is_empty(S where city = 'London' and status ~= 20);

关系变量约束总是立即检查的

（4）数据库约束

关系变量约束是针对单个关系变量内部属性的约束（可以把关系变量就理解为关系/表），若约束涉及多个关系变量，则称之为数据库约束

如下的数据库约束，限定零件商的个数必须等于供应表中零件商的个数：

Constraint dbc1 count(SP(p#)) = count(P(p#));

（5）约束设计的黄金准则（Golden Rule）

关于Golden Rule，C.J.Date在这里想要表达的是我们定义的所有完整性约束都称之为内部约束，用户和DBMS都很清楚，比如体重必须大于0

然而我们设计的系统还有很多其他的外部约束，比如说我的体重是69.5，那么可以插入一个元组(jcguo, 69.5)，但是插入(jcguo, 100.5)说我是个大胖子DBMS也是允许的，但这违反了现实世界的约束

这届涉及到之前在完整性定义中包括的正确性，C.J.Date认为这部分的完整性应该由用户或者说DBA在数据库外部限定，而不是交给DBMS

5.2 键Key

数据库中可以定义一种特殊的完整性约束——键（key，或者有时也翻译为码，我叫键比较顺口）

（1）各种键的定义

我们先来弄清楚各种键的定义：

前四个key都很好理解，下面着重理解一下外键

（2）外键

关系R1声明在属性a1上创建外键FK，那么有：

注意，外键FK并不要求R2中属性a2（CK）中出现的值都必须在R1中属性a1中出现，只是说单方面的约束：一旦在FK中出现则必须在CK中出现

外键还有另一个最重要的特性：referential action（关联动作），关联动作是一个隐式的特殊的触发器（每当满足出发条件时都会出发的动作集合）

下面在讲SQL完整性时会详细阐述SQL所支持的关联动作

5.3 SQL完整性

再次强调之前我们复习的所有完整性都是抽象性的概念，需要理解，那么这一小节SQL完整性则需要记忆了

（1）域约束

域约束（Domain Constraints）是SQL中对属性取值范围的约束，SQL声明域约束是在create table时完成的，支持带名称的显式约束声明以及不带名称的便捷约束声明两种方式：

create table Student( S# char(10), name char(20), gender char(1), constraint gc check (gender in ('F', 'M')) );

和下面等价：

create table Student( S# char(10), name char(20), gender char(1) check (gender in ('F', 'M')) );

check从句中可以使用常用的比较关系操作符号，也可以使用in构造复合语句

给约束命名是为了某些特殊情况我们需要对约束进行修改，见我另外一篇博文：

另外SQL支持对已声明的table添加约束，使用alter table语句，本课程暂不要求

（2）主键

SQL主键声明也是在create table时声明的，声明主键也有两种方式（显式和便捷式，显式主键不需要名字，因为一个关系/表只能有一个主键）：

create table Student( S# char(10), name char(20), gender char(1) check (gender in ('F', 'M')), primary key (S#) );

等价于：

create table Student( S# char(10) primary key, name char(20), gender char(1) check (gender in ('F', 'M')) );

需要注意的是主键不能为空，不能插入一条不包含主键/主键为null的元组

primary key也可以作用于多个属性，如同前面概念讲解中所提到的，如何设计依需求而定

（3）unique

SQL中实现候选码使用unique约束，一个关系可以有多条unique约束

这句话翻译自老师ppt，个人觉得需要补充：

声明uniqle约束和主键类似，举例略

（4）外键

Foreign key之前留了个坑，这里直接举例吧：

create table Dept( D# char(3) primary key, name char(20), type char(20) check (type in ('engineering', 'science', 'business')) );