1. 实体完整性（Entity Integrity）

概念

实体完整性约束是用来保证表中的每条记录是唯一的，防止记录的标识混乱或数据冲突。主要通过主键（Primary Key）来实现，主键字段具有以下两个特点：

1. 唯一性：主键字段的值在表中必须唯一，不能重复。
2. 非空性：主键字段不能为 NULL，因为 NULL 表示“未知”，会导致标识混淆。

规则

• 每个表必须有一个主键字段或组合字段，作为唯一标识。
• 一个表中主键只能有一个，且不能包含 NULL 值。

实现方式

• 在表设计时声明主键。
• 使用数据库中的约束机制（如 PRIMARY KEY 约束）。

举例

学生表（Student）：

学号（Student_ID）	姓名（Name）	年龄（Age）
001	张三	20
002	李四	21
NULL	王五	22	⬅️ 错误：主键为空，违反实体完整性
001	赵六	23	⬅️ 错误：主键重复，违反实体完整性

解决方案：

• 在定义表时，声明 Student_ID 为主键：

CREATE TABLE Student (
    Student_ID INT PRIMARY KEY,
    Name VARCHAR(50),
    Age INT
);

• 数据库会自动检查主键字段的唯一性和非空性。

2. 参照完整性（Referential Integrity）

概念

参照完整性约束是用来保证表与表之间的逻辑关系的正确性，特别是通过外键（Foreign Key）来确保数据引用的合法性。

• 外键：用于建立两个表之间的联系，是一个表中引用另一个表主键的字段。

规则

• 外键值必须要么是 NULL，要么匹配被引用表中的主键值。
• 外键值不能引用一个不存在的主键值，否则会导致“孤立记录”或“断开关系”。

实现方式

• 在表设计时，定义外键约束（FOREIGN KEY）。
• 数据库会自动检查外键值是否符合规则。

举例

表结构：

• 学生表（Student）：

学号（Student_ID）	姓名（Name）	班级编号（Class_ID）
001	张三	101
002	李四	102
003	王五	104	⬅️错误：班级编号不存在，违反参照完整性

• 班级表（Class）：
  

班级编号（Class_ID）	班级名称（Class_Name）
101	一年级一班
102	一年级二班
103	一年级三班

• 分析：
  • 学生表中的外键 Class_ID 应该引用班级表中的主键 Class_ID。
  • 当学生表中出现 Class_ID = 104 时，班级表中没有对应的记录，会违反参照完整性。
• 解决方案：
  • 定义外键约束：

CREATE TABLE Student (
    Student_ID INT PRIMARY KEY,
    Name VARCHAR(50),
    Class_ID INT,
    FOREIGN KEY (Class_ID) REFERENCES Class(Class_ID)
);

• 数据库会自动阻止插入或更新无效的外键值。

• 外键约束的操作选项：
  • ON DELETE CASCADE：当删除班级表中的某条记录时，自动删除学生表中引用这条记录的所有行。
  • ON UPDATE CASCADE：当更新班级编号时，自动更新学生表中对应的外键值。

3. 用户定义完整性（User-Defined Integrity）

概念

用户定义完整性是根据业务需求自定义的一些规则，用来保证数据的合法性和逻辑正确性。

规则

• 可以限制字段的值范围、格式，或定义特定的逻辑条件。
• 主要通过检查约束（CHECK Constraint）或触发器（Trigger）来实现。

实现方式

• 在表设计时，定义检查约束或业务逻辑。
• 编写触发器来验证更复杂的规则。

举例

业务规则：

• 年龄字段必须在 0 到 150 之间。
• 性别字段只能是“男”或“女”。
• 成绩字段不能为负数。

表结构：

学生表（Student）：

学号（Student_ID）	姓名（Name）	年龄（Age）	性别（Gender）	成绩（Score）
001	张三	20	男	95
002	李四	151	女	89	⬅️ 错误：年龄超出范围
003	王五	22	未知	-5	⬅️ 错误：性别非法值、成绩为负

解决方案：

• 定义检查约束：

CREATE TABLE Student (
    Student_ID INT PRIMARY KEY,
    Name VARCHAR(50),
    Age INT CHECK (Age BETWEEN 0 AND 150),
    Gender CHAR(1) CHECK (Gender IN ('男', '女')),
    Score INT CHECK (Score >= 0)
);

• 数据库会自动验证插入或更新的数据是否符合规则。

触发器（复杂规则）：

• 如果某些业务规则较复杂（如：同一班级的学生年龄不能超过10岁），可以使用触发器：

CREATE TRIGGER Check_Age_Rule
BEFORE INSERT OR UPDATE ON Student
FOR EACH ROW
BEGIN
    IF NEW.Age > 150 THEN
        SIGNAL SQLSTATE '45000'
        SET MESSAGE_TEXT = '年龄不能超过 150 岁';
    END IF;
END;

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对比

类型	作用	规则	示例	实现方式
实体完整性	确保每条记录唯一可识别	主键必须唯一，且不能为空	主键值不能重复或为 NULL	PRIMARY KEY
参照完整性	确保表与表之间的引用关系正确	外键值要么为 NULL，要么引用目标表的主键	外键引用不存在的主键值	FOREIGN KEY + 操作选项
用户定义完整性	确保数据符合具体业务规则	数据范围、格式或逻辑合法性	年龄范围 [0,150]，性别为“男”或“女”	CHECK，或使用触发器

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总结

关系完整性是指在关系数据库中，为保证数据的正确性和一致性而设置的一系列约束条件，包括实体完整性、参照完整性和用户定义完整性三部分：

1. 实体完整性：要求每个关系表的主键字段必须唯一且不能为空，以确保表中的每条记录都能被唯一标识。
2. 参照完整性：要求外键的值要么为空，要么引用另一个表中有效的主键值，以保证表与表之间的引用关系是正确的。
3. 用户定义完整性：根据具体业务需求，定义字段值的范围、格式或逻辑规则，确保数据的合法性和逻辑一致性。

关系完整性通过这些约束机制，防止数据异常、重复或丢失，维护数据库系统的逻辑一致性。