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5. E-R Modeling

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By UI-JIN KIM 11 분읽는 시간

앞에서는 DataBase를 사용하는 방법에 대해서 알아보았다면, 여기서는 DataBase를 어떻게 설계해야 하는지, 즉 DataBase의 Schema를 어떻게 만들지에 대한 생각을 해보는 부분이다.

이를 위해서 Entity-Relationship Model이라는 개념을 도입하게 되는데, 이 E-R Model을 먼저 만들고, 이를 통해 Relational Model을 만들게 된다.

즉, E-R Model이 무엇인지배우고, 이를통해 E-R Diagram을 만들고, 이 E-R Diagram으로부터 Relational Model을 만드는 방법을 살펴볼 것이다.

E-R Model

E-R Model은 다음과 같이 DataBase를 Entity와 Relationship으로 나누어 생각하는 방법이다.

이 때, DataBase를 설계하는 단계이기 때문에 앞에서 배웠던 Relational DataBase의 속성과는 다른 점이 있을 수 있다. (예를들어 E-R Model에서는 Atomic하지 않은 Data도 허용한다.)

따라서 일단 우선은 E-R Model이 Relational DataBase와 다르다는 것을 인지하고, 이 E-R Model이 어떻게 Relational DataBase로 변해가는지에 초점을 맞추어야 할 것 같다.

Entity

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(Entity Set: 주로 직사각형으로 표현한다.)

1. Intro

1) 정의

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Entity는 위의 데이터를 실체화한 대상이다. 즉, Data에 실제로 들어가는 값들이라고 생각할 수 있다.

이때, 이 테이블의 이름을 Entity Type라고 한다. 즉, 위의 테이블은 Instructor Entity Type라고 할 수 있다.

또 이때 Entity들의 Set, 즉 Entity Type의 현재 상태를 Entity Set이라고 한다.

2) Attribute와 Domain

모든 Entity들은 Attribute를 가진다.

이 Attribute에는 Domain이 존재하는데 varchar, int와 같이 구체적인 값이 아니라 추상적인 개념으로 접근해보자.

  • Simple & Composite
    ( )로 표현한다.
    단일 값을 갖는 데이터 or 여러 데이터가 구조를 이루어 형성된 하나의 데이터
    (ex. Name(firstname, lastname), Address(Street, City, State) )
  • Single-Valued & Multi-Valued
    { }로 표현한다
    단일 값을 갖는 데이터 or 여러 데이터를 한번에 입력할 수 있는 데이터
    (ex. {Phone_number(Area_code, Phone_number)} )
  • Complex
    Composite와 Multi-Valued가 합쳐진 유형
  • Derived
    다른 Attribute를 통해 유추할 수 있는 데이터를 의미한다
    (ex. age → birth라는 Attribute로 부터 추측이 가능함)
    (ex. number of employee → 직원수를 단순 카운트 해도 됨)

(참고)
: 후에 Relational Model에서는 Simple하고 Single-Valued인 데이터만 남게된다.

Null 값의 의미

  • 알려지지 않음(모름)
    ex. John은 핸드폰이 있으나 그의 핸드폰 번호는 알지 못함
  • 아직까지는 이용할 수 없음(보류)
    ex. John은 자신의 번호를 의도적으로 적지 않음
  • 적용할 수 없음(정의되지 않음)
    ex. college_degree는 대학 미 졸업자에게는 정의되지 않음

3) Key

Relational Model과 마찬가지로 E-R Model의 EntitySet도 Key를 가진다.
(Primary Key, Candidate Key, Super Key)

  • Composite
    Key는 Composite일 수 있다.(두개 이상일 수 있다.)
  • _(밑줄) 로 표현한다.
    (ex. Employee( ID, Name, Phone_number) )
    (ex. Room( Room_number, Building_number, area, max) )

Relationship

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(Relation Set: 주로 마름모로 표현한다.)

1. Intro

1) 정의

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Relationship은 Entity들이 관계를 맺고 있다는 것을 의미한다.

마찬가지로, 이 Relation의 이름을 Relation Type라고 한다.
즉, 위의 테이블은 Student_has_Instructor Relation Type이라고 할 수 있고 이 Relationship Type의 현재 상태를 Relationship Set라고 한다

흔히 착각할 수 있는 점 중 하나는 이 Relation을 두 Eitity Set에 의해 발생하는 하나의 현상이라고 이해하면 안되고, 하나의 Data라고 생각해야한다.

Recursive Relation

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경우에 따라 하나의 Entity Type이 Relation에 두번 이상 참여하는 상황이 있다.

이 경우 참여하게 되는 역할의 이름이나 대응하는 번호를 부여하여 구분한다.

2) 제약조건

RelationShip은 두 Entity Set이 관계를 맺는 것이므로 Relationship에 참여하고 있는 두 Entity들로만 Identify될 수 있다.

따라서, 이 Entity들이 어떻게 Relationship에 참여하는지에 따라 제약조건이 발생한다

  • Cardinality
    관계에 참여할 수 있는 Entity의 최대 갯수
  • Participation
    관계에 참여하는 Entity의 최소 갯수

3) Attribute

Relationship도 마찬가지로 Attribute를 가지고 이 Attribute들은 관계를 형성한 두 Entity의 Attribute로 구성된다.

이때, 기존의 Attribute 외에도 관계를 표현하는 추가적인 Attribute가 있을 수 있다.

이 추가적인 Attribute는 두 Entity나 Relationship에 속하게 될 수 있는데, 각각의 경우는 Cardinality에 따라 가능한 경우들이 달라진다.

  • 1 : 1 Relationship
    Alt text
    Relationship: 가능
    1번 Entity: 가능
    2번 Entity: 가능

  • N : 1 Relationship
    Alt text
    Relationship: 가능
    N쪽 Entity: 가능
    1쪽 Entity: 불가능

  • N : M Relationship
    Alt text
    Relationship: 가능
    N쪽 Entity: 불가능
    M쪽 Entity: 불가능

(참고)
관계를 설명하기 위한 추가적인 Attribute를 위해 Relationship을 만드는 것이 아니라는 점 유의

2. 특성

1) Cardinality

Cardinality는 관계를 정의하는데 필요한 Entity의 Maximum Number를 의미한다. Alt text

즉, Many부분에서는 N개 이하의 Entity가 관계에 참여한다는 뜻이고,
One부분에서는 오직 한개의 Entity만 관계에 참여한다는 뜻이다.

표현방법

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My SQL

다리가 많은 쪽이 many의 역할을 하고, 하나만 있으면 one의 역할을 한다.

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2) Participation(제약조건)

Total Participation과 Partial Participation은 관계를 정의하는데 필요햔 Entity의 Minimum Number를 의미한다.

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즉, Total Participation은 1이상의 Entity가 관계에 참여한다는 뜻이고
Partial Participation은 0이상의 Entity가 관걔에 참여한다는 뜻이다.

표현방법

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이중실선, 실선

My SQL

Mysql의 Workbench에서는 Mandatory라는 항목으로 Participation을 표현하고 있다. 의존성

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Primary Key

RelationShip에서 Primary Key를 정하는 방법은 다음과 같다.

  • One to One
    두 EntitySet의 Primary Key중 하나의 Primary Key로 선택한다.
    (One to One Relationship은 한쪽의 한 Entity만 있더라도 Relationship을 정의할 수 있기 때문)
  • Many to One
    Many를 담당하는 EntitySet의 Primary Key를 Primary Key로 선택한다.
    (Many to Many Relationship은 Many쪽의 Entity가 있어야 Relationship을 정의할 수 있기 때문)
  • Many to Many
    두 EntitySet의 PrimaryKey를 합쳐 Primary Key로 정한다.
    (Many to Many Relationship은 양쪽 모두의 Entity가 있어야 Relationship을 정의할 수 있기 때문이다.)

3) Degree

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4. Strong EntitySet과 Weak EntitySet

E-R Model에는 중복된 Attribute가 각 Entity에 존재하면 안된다는 규칙이 있다. 즉, 다음과 같이 중복된 Attribute가 있을 경우 한쪽을 지워주고, 이를 Relation으로 표현해야 한다.

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이 때, 위의 경우에서는 겹치는 Attribute가 지워지는 쪽에서 Primary key를 구성하지 않았으므로 문제가 되진 않는다.

하지만, 만약 그렇지 않다면, 한 EntitySet에 의해 다른 EntitySet이 결정되는 관계가 되어버린다.

즉, 이렇게 다른 EntitySet에 의존하는 EntitySet을 Weak EntitySet이라고 하고 그렇지 않으면 Strong EntitySet이라고 한다.

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이 때, Weak EntitySet의 Primary Key는 더이상 제역할을 하지 못한다.
즉, 해당하는 Strong Entity Set의 Primary Key와 합쳐져야 Primary Key의 역할을 할 수 있다.

이 Weak EntitySet의 PrimaryKey를 Partial Key혹은 discriminator라고 한다.

표현방법

IE표기법 MySQL표기법 Peter-Chen 표기법 이중 사각형

My SQL

Mysql의 Workbench에서는 Identifying Relationship이라는 항목으로 Weak Entity를 표현하고 있다.

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3. E-R Diagram

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Computer Science, DataBase
db database
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