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结论描述

先用最简单的话总结一下，实体、参照和用户定义的完整性，避免理论性的论述性的内容过长过繁。

• 实体完整性：是用来唯一标识实体的要求（即现实世界中唯一存在的一个事物、人或个体）。不能为空，需要唯一确认，表示的是这一条记录的实体的完整唯一，通常用主键描述，不能为空且不重复。
• 参照完整性：它表示的是两个关系之间的联系，是表与表之间的引用。对应的就是外键，外键约束实现参照完整性。

外码（外键）要么取空值，要么取引用的表的主码（主键）值，或码的值。

• 用户定义的完整性：这是针对某个具体的业务、特定的实际需求而定义的，关系中的属性需要满足的条件或取值范围等。即数据库管理系统提供并实现由用户自己定义的某个完整性。

完整性介绍

数据完整性约束指的是为了防止不符合规范的数据进入数据库，在用户对数据进行插入、修改、删除等操作时，DBMS自动按照一定的约束条件对数据进行监测，使不符合规范的数据不能进入数据库，以确保数据库中存储的数据正确、有效、相容。

数据完整性(Data Integrity)保证的是数据的精确(Accuracy)和可靠性(Reliability)。

正确和相容（外键约束）

数据完整性主要分三类：

• 实体完整性
• 参照完整性
• 用户定义的完整性

就是根据定义的一组（多个）规则，RDBMS实现对数据完整性的保证。

实体完整性和参照完整性是关系模型必须满足的完整性约束条件，称为关系的两个不变性，应该由关系系统自动支持。

用户定义的完整性是应用领域需要遵循的约束条件，体现的是具体领域、具体业务和需求场景中要满足的约束。

实体完整性（Entity Integrity）

实体代表了现实世界中实际存在事、物、人或抽象的概念。

这就要求实体是客观存在的，是可分辨可区分的。比如现实中的两个学生，是可区分的，这是两个不同的个体；两个相同型号的手机，也是可分辨的两个不同的物体。

当将两个学生、两个手机不同的客体的相关数据，从现实空间映射到数据空间时，就是两条记录。这两条记录也应该是可区分的。

如何区分关系中的两个实体或两个记录？是通过关系的码。

实体的完整性，就是对关系的码做出要求，即不能取空值。

关系的主属性不能取空值。必须是确定的唯一的值，否则无法区分两条记录。

空值，NULL，在数据库中表示一种特殊值，它表示“不知道”或“不确定”或“无意义，不存在”的特殊状态。

由于“不知道”、“不确定”，所有任何值和NULL进行操作的结果都是NULL，都是不确定。

• 举例

比如”选修”关系中：选修(学号，课程号，成绩)。

“学号、课程号”为主码，这两个属性都不能取空值。

参照完整性

参照完整性

参照完整性指的是关系与关系之间的联系，即表与表之间的联系，通常对应表中的外键约束或外键引用。

通过关系中属性的值（即列的值）来关联不同的关系实体。

• 比如：专业实体、学生实体及它们之间一对多的联系。

学生关系引用了专业关系的主码“专业号”；学生关系中的“专业号”的值必须是确实存在的专业的“专业号”。

• 再比如：学生、课程、学生与课程之间的多对多联系

• 再比如：学生实体及其内部的一对多联系

“学号”是主码，“班长”是外码，它引用了本关系的“学号”。

“班长” 必须是确实存在的学生的学号。

外码（Foreign Key）

外码对应数据库中表的外键。

设
$F$ 是基本关系
$R$ 的一个或一组属性，但不是关系
$R$ 的码。

如果
$F$与基本关系
$S$ 的主码
$K_s$ 相对应，则称
$F$ 是
$R$ 的外码。

• 基本关系
  $R$ 称为参照关系（Referencing Relation）
• 基本关系
  $S$ 称为被参照关系（Referenced Relation）或目标关系（Target Relation）

自引用的属性也是外码。比如学生中的“班长”与“学号”对应。“班长”是外码；学生关系既是参照关系也是被参照关系。

外码并不一定要与相应的主码同名。不是自引用的参照完整性，通常外码与主码都会取相同的名字，便于识别。

参照完整性的规则

若属性（或属性组）
$F$ 是基本关系R的外码，它与基本关系S的主码
$K_s$ 相对应，则对于R中每个元组在F上的值必须为：

• 或者取空值（F的每个属性值均为空值）
• 或者等于S中某个元组的主码值

也就是，外码（外键）要么取空值，要么取引用的表的主码（主键）值，或码的值。

现代RDBMS中，外键通常也都支持引用表的码属性，而不一定是主键，比如唯一约束的列。

外码（外键）可以去空值的原因在于，它并不用于区分标识实体的唯一，不用于区分不同的实体，取空值不影响实体完整性。 空值表示参照关系中的这个元组（实体）在外码（外键）属性上的值暂时未知，即字段值未知的状态。

• 举例

学生关系中每个元组的“专业号”属性只取两类值：

（1）空值，表示尚未给该学生分配专业

（2）非空值，这时该值必须是专业关系中某个元组的“专 业号”值，即该学生不可能分配一个不存在的专业。

用户定义的完整性

用户定义的完整性，针对的是某一个具体使用的数据库中的约束条件。反映的是具体应用、具体业务或场景，涉及的数据必须满足的要求。

这类约束的实现，可以放在应用层完成检查校验；也可以由关系数据库管理系统，提供对这类完整性定义、实现和检验的机制，由数据库系统层统一管理和处理，减少应用程序的负担。

实体完整性（主键）和参照完整性（外键）约束，也都是由数据库系统层提供的约束机制。

• 举例：

非主属性“课程名”不能取空值，且是唯一值。 “学分”属性只能取值{1，2，3，4}

参考

主要参考自《数据库系统概论（基础篇）》