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1. Intro

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By UI-JIN KIM 11 분읽는 시간

Relational Database

1. Intro

1) 정의

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Data Base는 Data를 어떤 것으로 보느냐에 따라서 다양한 종류의 모델로 나뉠 수 있다.

그 중에서 Relation model은 1970년 “Ted Codd”가 처음 소개한 모델로, 데이터를 > 데이터간의 관계를 기술한 Table이라고 생각하는 방법이다.

2) 구조

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Table Name

우선 각 Table(=Relation)은 고유의 이름을 갖고 있다.

Attribute (Column)

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Attribute는 Column 자체를 의미한다.
(위의 Table에서는 학번, 이름, 학년, 신장, 학과가 Attribute이다.)

  • Degree(차수)
    Relational Database Model에서의 Degree는 Attribute의 개수를 의미한다.
  • Domain
    Domain은 실제 Attribute에 입력이 허용되는 값의 집합을 의미한다.
    즉, Attribute의 type이다.
    1. 유한 Domain: 만약 위의 Table에서 모든 학생은 1학년부터 6학년까지 있다고 주어졌다면 학년의 Domain은 1, 2, 3, 4, 5, 6이 된다.
    2. 무한 Domain: 만약 위의 Table에서 신장의 값은 100과 300사이의 모든 값이 허용된다고 하면 키의 Domain은 [0, 300]이 된다.
  • Domain의 특징
    1. 모든 Attribute는 Domain을 가진다
    2. Atomic해야한다
      (그 값을 쪼개서 사용할 수 없어야 한다)
    3. 모든 Domain은 null을 허용한다.
      (null은 ‘값’이 아닌 ‘상태’라고 생각해야 한다.)

(Atomic하지않음: 만약 위의 Table에서 이름을 성과 이름으로 나누어 쓸 수 있다고 가정했다면 Atomic하지 않은 상태인 것이다.) (Atomic함: 위와 반대로 성과 이름을 나눌 수 없다고 가정했다면 Atomic한 상태가 된다.)

Tuple (Row)

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Tuple이란 어떤 값들이 정해진 순서를 가지고 나열된 리스트를 의미한다.

  • Cardinality
    Relational Database Model에서의 Cardinality는 Tuple의 개수(Instance의 개수)를 의미한다.
  • N-Tuple
    n-Tuple은 원소의 개수(Attribute의 개수)가 n개인 Tuple을 의미한다.
    n-Tuple은 t = <v1, ... , vn>라고 표기

(Relation Instance)
: Table을 이루는 것은 이 N-Tuple들의 Set이다.
Tuple들의 집합을 Relation Instance라고 한다.

2. Relation

1) 정의

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D1 x D2 x … x Dn 의 부분 집합

한 Table이 만약 n개의 Attribute를 가지고 있다고 하자.
이 때, Relation이란 몇 N-Tuple들로 이루어진 집합이라고 정의할 수 있다.

(x, Catesian Product: x는 Catesian Product를 나타내는 연산기호로, 기호의 앞과 뒤의 두 집합에 대해 모든 조합을 구하는 연산기호이다.)

특징

위에서 알아보았듯이 Database는 다음과 같이 구성된다.

Attribute의 집합=Tuple
Tuple의 집합=Relation
Relation의 집합=Database

여기서 Relation의 특징을 확인할 수 있는데 이는 다음과 같다.

  • Tuple의 무순서성
    Tuple은 순서를 가지고 Relation에 참여하지 않는다.
  • Attribute의 무순서성
    Attribute또한 Tuple내에서 순서를 가지지 않는다.
  • Attribute의 원자성
    Attribute는 Multi-Valued값이나, Composite한 값을 가질 수 없다.
  • Null값의 활용
    Attribute의 Domain에는 Null값이 존재할 수 있다.(추후 자세히 설명)

2) Schema & Instance

Schema

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Schema는 구조적인 것, 선언적인것을 의미한다.
C와 같은 프로그래밍 언어에서 흔하게 사용하는 Prototype이랑 비슷한 개념이라고 생각하면 된다.

  • Relation
    1

    R(A1, ..., An)
  • N-Tuple
    1

    t = <v1, v2, ..., vn>
  • Attribute
    1
2

    t[Ai]
t.Ai

Relation Instance(상태)

Schema와 다르게 Instance는 실제 어떤 값이 입력되어 있는지를 의미한다.

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  • 표현
    instructor의 Instance는 12개의 Tuple을 가지고 있다.

3. Integrity Constraint

Relational Database의 Schema는 Schema + Integrity Constraint로 표현된다.
이때 Integrity Constraint에는 다음과 같이 5종류가 있다.

  • Domain
    각 Attribute에 정의된 Domain을 만족해야함
  • Not Null
    Attribute의 값으로 Null값을 허용하지 않음
  • Key
    Relation에서 Tuple을 식별하는 Attribute의 집합이 있어야 함
  • Entity Integrity Constraint
    삽입과 수정시 Key와 Not Null을 확인함
  • Referential Integrity Constraint
    R에서 S의 Tuple을 참조하는 경우 S에는 해당 Tuple이 반드시 존재해야 함

자세한 내용은 이후부터 살펴보도록 하자.

1) Domain

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문자열

  • 고정길이 문자열
  • 가변길이 문자열

숫자

  • 실수
  • 정수

기타

  • Time …

2) Not Null

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Attribute의 값으로 Null값을 입력하는 것을 불가능하게 하는 것

이때 Null의 의미는 여러가지가 있는데 다음 두 가지를 주의해야한다.

  • 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

Unique

해당 Attribute에 대한 중복된 값이 존재하는 것을 불가능하게 하는 것

3) Key

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Relation에서 Tuple을 식별하는 Attribute의 집합이 있어야 함

  1. Super Key

Attribute의 부분 집합 중, 해당 Domain의 모든 값이 Unique하도록 하는 부분집합을 의미한다.

  • Not Null
  • 유일성(Uniqueness): 만족
  • 최소성(Minimality): 상관없음

즉, 위의 그림에서 각 Attribute를 SuperKey는 다음과 같다.

Ssn은 Super Key다.
{Home_Phone, Age}는 Super Key다.
Name은 Super Key가 아니다.

(만약 위의 Table에서 같은 이름의 학생을 받지 않는다는 규칙이 존재한다면, name도 Super Key가 될 수 있다.)

  1. Candidate Key

Super Key중에서 어떠한 부분 집합도 Super Key가 될 수 없을 때 해당 Key를 Candidate Key라고 한다.

  • Not Null
  • 유일성(Uniqueness): 만족
  • 최소성(Minimality): 만족

즉, 위의 그림에서 각 Attribute를 SuperKey는 다음과 같다.

Ssn은 Candidate Key이다.
Home_Phone은 Candidate Key이다.
{Home_Phone, Age}는 Candidate Key가 아니다..

  1. Primary Key

Candidate Key중에서 DB설계자가 Table안에서 튜플을 구별하기 위한 수단으로 선택한 Key를 Primary Key라고 한다.

  • Not Null
  • 유일성(Uniqueness): 만족
  • 최소성(Minimality): 만족
  • 선택받은 Attribute Set

즉, 위의 그림에서 DB설계자가 Ssn을 Primary Key로 지정했다면 Primary Key는 오직 Ssn 뿐이다.

중요: *따라서, Primary Key를 설정할 때에는 앞으로도 그 값이 절대로 변하지 않는다는 것을 가정해야 한다.*

(Schema: 일반적으로 Relation Schema에서 다른 Attribute보다 Primary Key를 먼저 나열하고, 밑줄을 쳐서 표시한다.)

  1. Alternate Key

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Candidate Key중에서 DB설계자의 선택을 받지 못한 나머지 키들을 의미한다.

4) Referential Integrity

A의 한 Attriubute가 B를 참조할 경우 해당 Attribute에 등장하는 값은 반드시 B의 Attribute에서 적어도 하나의 Domain으로 출현해야 한다.

Foreign Key

참조하는 Attribute의 값이 해당 Table(=Relation)에서 Primary Key로 사용되고 있을 경우 참조 당하는 Table(=Relation)에서는 Foreign Key라고 부른다.

주의점 1

  • Foreign Key를 받는 Attribute는 Null일 수 있다.
  • Foreing Key를 주는 Attribute는 Null일 수 없다.
    (해당 Table에서 Primary Key의 역할을 하기 때문이다.)

즉, 이 경우의 Null의 의미는 "모름"과 "보류"이다.
(“정의되지 않음”의 의미가 아니라는 점을 유의하자)

주의점 2

삽입(Insert)과 삭제(Delete)시 부모(Foreign Key를 주는 Table)와 자식(Foreign Key를 받는 Table)간의 실행 순서에 주의해야 한ㄷ,

5) Entity integrity

Table(=Relation)은 반드시 기본키를 가져야 하고 그에 따른 Key Integrity를 항상 지켜야 한다.

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