简述各种约束对表中数据的作用（数据库应用与开发）

数据库完整性（Database Integrity）是指数据库中数据的正确性和相容性。数据库完整性由各种各样的完整性约束来保证，因此可以说数据库完整性设计就是数据库完整性约束的设计。数据库完整性约束可以通过DBMS或应用程序来实现，基于DBMS的完整性约束作为模式的一部分存入数据库中。通过DBMS实现的数据库完整性按照数据库设计步骤进行设计，而由应用软件实现的数据库完整性则纳入应用软件设计（本文主要讨论前者）。数据库完整性对于数据库应用系统非常关键，其作用主要体现在以下几个方面：

1．数据库完整性约束能够防止合法用户使用数据库时向数据库中添加不合语义的数据。

2．利用基于DBMS的完整性控制机制来实现业务规则，易于定义，容易理解，而且可以降低应用程序的复杂性，提高应用程序的运行效率。同时，基于DBMS的完整性控制机制是集中管理的，因此比应用程序更容易实现数据库的完整性。

3．合理的数据库完整性设计，能够同时兼顾数据库的完整性和系统的效能。比如装载大量数据时，只要在装载之前临时使基于DBMS的数据库完整性约束失效，此后再使其生效，就能保证既不影响数据装载的效率又能保证数据库的完整性。

4．在应用软件的功能测试中，完善的数据库完整性有助于尽早发现应用软件的错误。

数据库完整性约束可分为6类：列级静态约束、元组级静态约束、关系级静态约束、列级动态约束、元组级动态约束、关系级动态约束。动态约束通常由应用软件来实现。不同DBMS支持的数据库完整性基本相同，Oracle支持的基于DBMS的完整性约束如下表所示：

数据库完整性设计示例

一个好的数据库完整性设计首先需要在需求分析阶段确定要通过数据库完整性约束实现的业务规则，然后在充分了解特定DBMS提供的完整性控制机制的基础上，依据整个系统的体系结构和性能要求，遵照数据库设计方法和应用软件设计方法，合理选择每个业务规则的实现方式；最后，认真测试，排除隐含的约束冲突和性能问题。基于DBMS的数据库完整性设计大体分为以下几个阶段：

1．需求分析阶段

经过系统分析员、数据库分析员、用户的共同努力，确定系统模型中应该包含的对象，如人事及工资管理系统中的部门、员工、经理等，以及各种业务规则。

在完成寻找业务规则的工作之后，确定要作为数据库完整性的业务规则，并对业务规则进行分类。其中作为数据库模式一部分的完整性设计按下面的过程进行。而由应用软件来实现的数据库完整性设计将按照软件工程的方法进行。

2．概念结构设计阶段

概念结构设计阶段是将依据需求分析的结果转换成一个独立于具体DBMS的概念模型，即实体关系图（ERD）。在概念结构设计阶段就要开始数据库完整性设计的实质阶段，因为此阶段的实体关系将在逻辑结构设计阶段转化为实体完整性约束和参照完整性约束，到逻辑结构设计阶段将完成设计的主要工作。

3．逻辑结构设计阶段

此阶段就是将概念结构转换为某个DBMS所支持的数据模型，并对其进行优化，包括对关系模型的规范化。此时，依据DBMS提供的完整性约束机制，对尚未加入逻辑结构中的完整性约束列表，逐条选择合适的方式加以实现。

在逻辑结构设计阶段结束时，作为数据库模式一部分的完整性设计也就基本完成了。每种业务规则都可能有好几种实现方式，应该选择对数据库性能影响最小的一种，有时需通过实际测试来决定。

数据库完整性设计原则

在实施数据库完整性设计的时候，有一些基本的原则需要把握：

1．根据数据库完整性约束的类型确定其实现的系统层次和方式，并提前考虑对系统性能的影响。一般情况下，静态约束应尽量包含在数据库模式中，而动态约束由应用程序实现。

2．实体完整性约束、参照完整性约束是关系数据库最重要的完整性约束，在不影响系统关键性能的前提下需尽量应用。用一定的时间和空间来换取系统的易用性是值得的。

3．要慎用目前主流DBMS都支持的触发器功能，一方面由于触发器的性能开销较大，另一方面，触发器的多级触发不好控制，容易发生错误，非用不可时，最好使用Before型语句级触发器。

4．在需求分析阶段就必须制定完整性约束的命名规范，尽量使用有意义的英文单词、缩写词、表名、列名及下划线等组合，使其易于识别和记忆，如：CKC_EMP_REAL_INCOME_EMPLOYEE、PK_EMPLOYEE、CKT_EMPLOYEE。如果使用CASE工具，一般有缺省的规则，可在此基础上修改使用。

5．要根据业务规则对数据库完整性进行细致的测试，以尽早排除隐含的完整性约束间的冲突和对性能的影响。

6．要有专职的数据库设计小组，自始至终负责数据库的分析、设计、测试、实施及早期维护。数据库设计人员不仅负责基于DBMS的数据库完整性约束的设计实现，还要负责对应用软件实现的数据库完整性约束进行审核。

7．应采用合适的CASE工具来降低数据库设计各阶段的工作量。好的CASE工具能够支持整个数据库的生命周期，这将使数据库设计人员的工作效率得到很大提高，同时也容易与用户沟通。

数据库完整性（Database

Integrity）是指数据库中数据的正确性和相容性，其目的是防止垃圾数据的进出。数据库完整性由各种各样的完整性约束来保证，因此可以说数据库完整性设计就是数据库完整性约束的设计。加在数据库之上的语义约束条件就是数据库完整性约束条件。

完整性约束条件作用对象可以使关系、元组、列三种。

●列约束主要是列的数据类型、取值范围、精度、排序等约束条件。

●元组的约束是元组中各个字段间的联系的约束。

●关系的约束是若干元组间、关系集合上以及关系之间的联系的约束。

完整性约束条件涉及这三类对象，其状态可以是静态的，也可以是动态的。所谓静态约束是指数据库每一确定状态时的数据对象所应满足的约束条件。它是反映数据库状态合理性的约束，这是最重要的一类完整性约束。

动态约束是指数据库从一种状态转变为另一种状态时，新、旧值之间所应满足的约束条件。

完整性约束条件可分为以下六类：

●静态列级约束

●静态元组约束

●静态关系约束

●动态列级约束

●动态元组约束

●动态关系约束

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静态列级约束是对一个列的取值域的说明，包括以下几个方面：

(1)对数据类型的约束，包括数据的类型、长度、单位、精度等；

(2)对数据格式的约束。例如规定日期的格式为YYYY－MM－DD；

(3)对取值范围或取值集合的约束。例如规定学生的成绩取值范围为0～100；

(4)对空值的约束，规定哪些列可以为空值，哪些列不能为空值；

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静态元组约束就是规定元组的各个列之间的约束关系。例如，订货关系中包含发货量、订货量等列，规定发货量不得超过订货量。

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静态关系约束是指在一个关系的各个元组之间或者若干关系之间存在的约束。常见的静态约束有：

(1)实体完整性约束；

(2)引用完整性约束；

(3)函数依赖约束；大部分函数依赖约束都在关系模式中定义。

(4)统计约束；即字段值与关系中多个元组的统计值之间的约束关系。例如，规定部门经理的工资不得高于本部门职工平均工资的5倍，不得低于本部门职工平均工资的2倍。

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动态列级约束是修改列定义或列值时应满足的约束条件，包括下面两方面：

(1)修改列定义时的约束。例如，将允许空值的列改为不允许空值时，如果该列目前已存在空值，则拒绝这种修改。

(2)修改列值时的约束。修改列值时有时需要参照其旧值，并且新旧值之间需要满足某种约束条件。例如，职工调整后的工资不得低于其调整前的原来工资；职工婚姻状态的变化只能是由未婚到已婚、已婚到离异、离异到再婚等几种情况。

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动态元组约束是指修改元组的值时元组中各个字段间需要满足某种约束条件。例如，职工工资调整时新工资不得低于原工资＋工龄15等。

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动态关系约束是加在关系变化前后状态上的限制条件。例如，在集成电路芯片设计数据库中，一个设计中用到的所有单元的工艺必相同，因此，在更新某个设计单元时，设计单元的新老工艺必须保持一致。

关系的完整性主要包括域完整性、实体完整性和参照完整性三种。

1．域完整性

域完整性是对数据表中字段属性的约束，它包括字段的值域、字段的类型及字段的有效规则等约束，它是由确定关系结构时所定义的字段的属性决定的。

2．实体完整性

实体完整性是对关系中的记录唯一性，也就是主键的约束。准确地说，实体完整性是指关系中的主属性值不能为Null且不能有相同值。

3．参照完整性

参照完整性是对关系数据库中建立关联关系的数据表间数据参照引用的约束，也就是对外键的约束。准确地说，参照完整性是指关系中的外键必须是另一个关系的主键有效值，或者是NULL。

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