淺談數(shù)據(jù)庫中的完整性約束

王希鋒

摘要：數(shù)據(jù)完整性是指數(shù)據(jù)的正確性、完備性和一致性，是衡量數(shù)據(jù)庫質(zhì)量好壞的標(biāo)準(zhǔn)。本文從以下三個(gè)方面分析了數(shù)據(jù)的完整性。即實(shí)體完整性、參照完整性和用戶自定義完整性。

關(guān)鍵詞：實(shí)體完整性 用戶定義完整性 參照完整性

數(shù)據(jù)庫完整性（Database Integrity）是指數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的正確性和相容性。數(shù)據(jù)庫完整性由各種各樣的完整性約束來保證，因此可以說數(shù)據(jù)庫完整性設(shè)計(jì)就是數(shù)據(jù)庫完整性約束的設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)庫完整性約束可以通過DBMS或應(yīng)用程序來實(shí)現(xiàn)，基于DBMS的完整性約束作為模式的一部分存入數(shù)據(jù)庫中。通過DBMS實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫完整性按照數(shù)據(jù)庫設(shè)計(jì)步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)，而由應(yīng)用軟件實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)庫完整性則納入應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。

約束是用來確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。數(shù)據(jù)的完整性就是對數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性的一種保證。數(shù)據(jù)完整性（Data Integrity）是指數(shù)據(jù)的精確（Accuracy）和可靠性（Reliability）。它是應(yīng)防止數(shù)據(jù)庫中存在不符合語義規(guī)定的數(shù)據(jù)和防止因錯(cuò)誤信息的輸入輸出造成無效操作或錯(cuò)誤信息而提出的。數(shù)據(jù)完整性分為三類：實(shí)體完整性（Entity Integrity）、參照完整性（Referential Integrity）、用戶定義的完整性（User-definedIntegrity）。關(guān)系的完整性提供了一種手段，用于保證授權(quán)用戶對數(shù)據(jù)庫修改時(shí)不會(huì)破壞數(shù)據(jù)的一直性。實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件，被稱作是關(guān)系的兩個(gè)不變性，應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持。

關(guān)系模型的完整性規(guī)則是對關(guān)系的某種約束條件。關(guān)系模型中三類完整性約束：實(shí)體完整性、參照完整性、用戶定義的完整性。

實(shí)體完整性和參照完整性是關(guān)系模型必須滿足的完整性約束條件，被稱作是關(guān)系的兩個(gè)不變性，應(yīng)該由關(guān)系系統(tǒng)自動(dòng)支持。

實(shí)體完整性規(guī)則（Entity Integrity）：若屬性A是基本關(guān)系R的主屬性，則屬性A不能取空值。

關(guān)系模型必須遵守實(shí)體完整性規(guī)則的原因：（1）實(shí)體完整性規(guī)則是針對基本關(guān)系而言的。一個(gè)基本表通常對應(yīng)現(xiàn)實(shí)世界的一個(gè)實(shí)體集或多對多聯(lián)系。（2）現(xiàn)實(shí)世界中的實(shí)體和實(shí)體間的聯(lián)系都是可區(qū)分的，即它們具有某種唯一性標(biāo)識。（3）相應(yīng)地，關(guān)系模型中以候選碼作為唯一性標(biāo)識。（4）候選碼中的屬性即主屬性不能取空值。所謂空值就是“不知道”或“無意義”的值。如果主屬性取空值，就說明存在某個(gè)不可標(biāo)識的實(shí)體，即存在不可區(qū)分的實(shí)體，這與第（2）點(diǎn)相矛盾，因此這個(gè)規(guī)則稱為實(shí)體完整性。實(shí)體完整性規(guī)則規(guī)定基本關(guān)系的所有主屬性都不能取空值，而不僅是主碼整體不能取空值。

例：選修（學(xué)號，課程號，成績）

“學(xué)號、課程號”為主碼，

則學(xué)號和課程號兩個(gè)屬性都不能取空值

參照完整性：在關(guān)系模型中實(shí)體及實(shí)體間的聯(lián)系都是用關(guān)系來描述的，因此可能存在著關(guān)系與關(guān)系間的引用。

外碼：設(shè)F是基本關(guān)系R的一個(gè)或一組屬性，但不是關(guān)系R的碼。如果F與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)，則稱F是基本關(guān)系R的外碼（Foreign Key），基本關(guān)系R稱為參照關(guān)系（Referencing Relation），基本關(guān)系S稱為被參照關(guān)系（Referenced Relation）或目標(biāo)關(guān)系（Target Relation）。

說明：關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系。目標(biāo)關(guān)系S的主碼Ks和參照關(guān)系的外碼F必須定義在同一個(gè)（或一組）域上。外碼并不一定要與相應(yīng)的主碼同名。當(dāng)外碼與相應(yīng)的主碼屬于不同關(guān)系時(shí)，往往取相同的名字，以便于識別。

參照完整性規(guī)則就是定義外碼與主碼之間的引用規(guī)則。

參照完整性規(guī)則：若屬性（或?qū)傩越M）F是基本關(guān)系R的外碼，它與基本關(guān)系S的主碼Ks相對應(yīng)（基本關(guān)系R和S不一定是不同的關(guān)系），則對于R中每個(gè)元組在F上的值必須為：

或者取空值（F的每個(gè)屬性值均為空值）

或者等于S中某個(gè)元組的主碼值。

用戶定義的完整性：用戶定義的完整性是針對某一具體關(guān)系數(shù)據(jù)庫的約束條件，反映某一具體應(yīng)用所涉及的數(shù)據(jù)必須滿足的語義要求。

關(guān)系模型應(yīng)提供定義和檢驗(yàn)這類完整性的機(jī)制，以便用統(tǒng)一的系統(tǒng)的方法處理它們，而不要由應(yīng)用程序承擔(dān)這一功能。

例：課程（課程號，課程名，學(xué)分）

“課程名”屬性必須取唯一值

非主屬性“課程名”也不能取空值

“學(xué)分”屬性只能取值{1，2，3，4}

與表有關(guān)的約束是表中定義的一種約束?？稍诹卸x時(shí)定義該約束，此時(shí)稱為列約束，列約束有（表約束 NOT NULL）。也可以在表定義時(shí)定義約束，此時(shí)稱為表約束，表約束有（PRIMARY KEY、foreign key、check、UNIQUE）。

not null（非空）約束：只用于定義列約束。（2）unique（惟一）約束：用于指明創(chuàng)建惟一約束的列上的取值必須惟一。（3）primary key（主鍵）約束：用于定義基本表的主鍵，起惟一標(biāo)識作用，其值不能為null，也不能重復(fù)，以此來保證實(shí)體的完整性。（4）foreign key（外鍵）約束：定義了一個(gè)表中數(shù)據(jù)與另一個(gè)表中的數(shù)據(jù)的聯(lián)系。

foreign key約束指定某一個(gè)列或一組列作為外部鍵，其中包含外部鍵的表稱為子表，包含外部鍵所引用的主鍵的表稱為父表。系統(tǒng)保證，表在外部鍵上的取值要么是父表中某一主鍵，要么取空值，以此保證兩個(gè)表之間的連接，確保了實(shí)體的參照完整性。

以上通過實(shí)體完整性、參照完整性、用戶自定義完整性三個(gè)方面進(jìn)行分析了數(shù)據(jù)庫中的完整性約束，并且通過實(shí)際的例子更容易清晰的理解和掌握完整性約束。