关系模型的完整性：数据库设计的三大基石

在现代数据库设计中，关系模型的完整性 是一个非常重要的概念。它不仅确保了数据的一致性，还保证了数据的准确性。本文将详细介绍关系模型中的三类完整性约束：实体完整性、参照完整性 和 用户自定义完整性。这些概念听起来可能有些复杂，但通过简单的解释和举例，您会发现它们其实非常直观。

1. 实体完整性：确保数据唯一性

实体完整性 是关系模型中最基本的完整性约束之一。它的主要规则是：主属性不能取空值。

1.1 什么是主属性？

主属性是能够唯一标识一个实体的属性。例如，在一个学生表里，"学号"就是主属性。因为每个学生都有一个独一无二的学号，因此学号不能为空值。空值 在这里意味着 “不知道” 或 “不存在”。如果学号为空值，那么这个学生就不能被唯一标识，这与实体的定义相矛盾。

1.2 举例说明

假设我们有一个学生表，其中包含以下字段：学号、姓名和年龄。学号是主属性，因此它不能为空值。如果学号为空值，我们就无法区分哪个学生是谁，这显然是不可接受的。因此，所有主属性都必须有值。

2. 参照完整性：保持数据之间的联系

参照完整性 是关系模型中另一个关键的完整性约束。它的主要规则是：外码必须引用已存在的主码。

2.1 什么是外码？

外码是一种特殊的属性，它引用了另一个表中的主属性。例如，在一个学生表和一个学院表中，学生表中的 “所在学院” 字段可能是学院表中的 “学院编号”。这里，“所在学院” 就是一个外码，它引用了学院表中的主码 “学院编号”。

2.2 举例说明

假设我们有一个课程表和一个选修表。课程表中的 “课程号” 是主属性，而选修表中的 “课程号” 是外码。参照完整性要求选修表中的 “课程号” 必须引用课程表中已存在的 “课程号”。这意味着学生只能选修已经存在的课程，而不能选修不存在的课程。

2.3 外码能否取空值？

参照完整性规则允许外码取空值，但前提是外码不是主属性。例如，如果一个学生还没有选修任何课程，那么选修表中的 “课程号” 可以为空值。但如果外码同时是主属性，这就与实体完整性规则相冲突，因而不能取空值。

3. 用户自定义完整性：定制化的数据约束

用户自定义完整性 是根据具体应用领域的需求，由用户自行定义的完整性约束。这些约束反映了特定领域的业务规则，超出了实体完整性和参照完整性的范畴。

3.1 常见的用户自定义完整性约束

例如，在一个员工管理系统中，您可能需要定义一个规则，要求员工的年龄必须在18到60岁之间，或者性别只能是 “男” 或 “女”。这些都是用户自定义完整性的例子。

3.2 举例说明

假设我们有一个成绩表，用户可能会定义一个规则：成绩必须在0到100分之间。如果某个学生的成绩录入为150分，数据库系统将会根据用户自定义完整性规则，拒绝这个数据的录入。

4. 总结：完整性约束的重要性

完整性约束 是确保数据库数据一致性和准确性的重要手段。实体完整性 确保了数据的唯一性，参照完整性 保持了数据之间的关系，而 用户自定义完整性 则允许根据具体需求定制约束条件。