1.3　数据完整性规则

数据完整性规则用于实现对数据的约束，决定某个字段的取值范围，可分为实体完整性规则、参照完整性规则和域完整性（用户自定义完整性）规则三类。

1.3.1　主键

假设有一个“研究生”表，如果它的结构为：

那么，当出现同名、同姓、同日入学、入学分数相同且研究方向一致、属于同一位导师的两个研究生，该怎样区分他们呢？关系型数据库一般不允许在一个表中出现两个完全相同的记录。为了避免上述情况的发生，需要添加一个标识记录的字段，以保证表中每个记录都是互不相同的，该字段称为主键，又称关键字、主码。

一个表只能有一个主键。主键可以是一个字段，也可以由若干个字段组合而成。例如表1-3所示的“职工”表的主键是“职工号”，表1-4所示的“工地”表的主键是“工地编号”，而表1-5所示的“工作量”表的主键则为“职工号＋工地编号”。由于“职工”表与“工地”表是多对多关系，因此在“工作量”表中“职工号”和“工地编号”会重复出现，但“职工号＋工地编号”的组合却只会出现一次，可以确保“工作量”表中记录的唯一性。

1.3.2　实体完整性规则

主键的设置是为了确保每个记录的唯一性，因此各个记录的主键字段值是不能相同的。此外，主键字段值也不能为空，因为两个记录的主键字段同时为空则其值相同，无法标识表中的记录。

实体完整性规则规定：一个表的主键不能取重复值，也不能取空值。

观察表1-3中的“职工号”字段和表1-4中的“工地编号”字段，作为主键的两个字段不能取重复值或空值，表1-5中“职工号”字段与“工地编号”字段的取值可以各自重复，但两者的组合不会重复。在Access中被指定为主键的字段标示有钥匙图案，如图1-2所示。

1.3.3　参照完整性规则

如果两个表之间存在一对多联系，则“一”表的主键字段必然会出现在“多”表中，成为联系两个表的纽带；“多”表中出现的这个字段被称为外键，又称外码；“一”表称为该外键的参照表。

参照完整性规则规定：“多”表中的外键值或者为空，或者是“一”表中主键的有效值；外键值可以重复。

参照完整性用于保证两个表之间关系的合理性，可以将数据冗余降至最低。以前面提到的“系”表和“导师”表为例，因两者为一对多关系，“系”表中的主键“系编号”字段在“导师”表中出现，因此“系编号”在“导师”表中被称为外键，该外键的参照表是“系”表；“导师”表中“陈平林”的系编号是“D02”，在“系”表的“系编号”字段中出现，“马大可”的系编号为空是允许的，可理解成其归属未定，但如果将“李小严”的系编号改为“D04”将违反参照完整性约束，因“系”表中不存在值为“D04”的系编号，如图1-3所示。

外键表示的是两个表之间的逻辑关系，外键字段的名字与参照表主键字段的名字是否相同是无关紧要的，例如“导师”表中的“系编号”字段重命名为“系”或者“系号”并不影响这种关系的存在。

说明：

目前流行的关系型DBMS（包括Access在内），一般均支持实体完整性规则和参照完整性规则，即一旦主键字段的值为空值或者重复，以及外键字段值在参照表的主键字段中不存在，则DBMS将不允许这些非法数据进入数据库，并且自动报警，此外关系型DBMS还支持数据的级联更新、级联删除操作。

（1）级联更新

当“一”表主键字段值更新时，对应“多”表中外键字段的所有值将自动更新。例如，如果将“系”表的系编号“D02”改成“D99”，则“导师”表中系编号字段中所有“D02”将自动修改成“D99”。

（2）级联删除

如果删除“一”表中某条记录，则“多”表中外键字段值与之相同的所有记录也将自动删除，以维护参照完整性规则。例如，在图1-3中如果删除“系”表中“D02”系，则“导师”表中陈平林、李小严两位导师的记录将自动被删除。如果仍保留陈平林等人的记录，系统将无法查询他们所在系的系名，这些记录被称为“孤儿记录”。

1.3.4　冗余的弊端

数据在同一个表或不同表中重复出现称为冗余（redundancy）。例如，为图省事，将“系”表和“导师”表合二为一，形成一个“导师2”表，如表1-8所示。

从表面上看，“导师2”表似乎更方便，只需将“导师编号”设置成主键，无须外键，还节省了两个“系编号”字段的存储空间。但仔细观察可以发现，“导师2”表存在数据冗余现象：陈平林和李小严同为社科系的教师，表中社科系的“系名”和“电话”字段重复出现一次；如果社科系有100位教师，则“系名”和“电话”将重复出现99次。数据冗余将造成以下几个问题：

1.浪费空间

重复的数据需占用内存和磁盘存储空间，造成对资源无谓的浪费。

2.数据异常

当“社科系”的电话号码需要更新时，正常情况下社科系的联系电话号码只有一个，只需修改659832××即可，而在“导师2”表中社科系的电话却需要修改两次。如果社科系有100位教师，则社科系的联系电话需要修改100次。这种奇怪的现象称为“数据异常”。

3.数据不一致

如果社科系有100位教师，而系的电话号码659832××需要修改成695845××，在修改了前50位教师的系电话后，因某种原因终止了更新工作，则在以后的使用中就会产生这样一个问题：同在社科系，有的教师的系电话号码是659832××，而有的则是695845××，究竟哪个是正确的呢？

4.插入异常

假设要筹建一个电子信息系，该系目前已有办公地点和联系电话，但尚无正式职工，这种情况在“导师2”表中是很难插入的，因“导师编号”是主键，它本身不允许空值。

在关系型数据库技术中，不同的实体集（对象）不应保存在同一个表中，必须用不同的表来表示。例如，在涉及研究生管理工作时，至少要使用4个表：“系”表、“导师”表、“研究生”表、“研究方向”表，同时要确定表与表之间的联系方式，并建立表间的关系。

1.3.5　域完整性规则

域完整性规则又称用户自定义完整性规则，其作用是将某些字段的值限制在合理的范围内，对于超出正常值范围的数据系统将报警，同时这些非法数据不能进入数据库中。例如，对于“姓名”字段可以限制其长度最多为3个字符，“性别”的取值只能是“男”或“女”，“年龄”“成绩”值被限制为0～100的整数等。目前大多数关系型DBMS均提供了域完整性规则的实施方法。