5. 관계 데이터 모델링

데이터베이스의 원리와 응용

위 강의와 데이터베이스 개론(2019, 김연희) 책을 바탕으로 작성하는 글입니다.

 

 

관계 데이터 모델의 개념

관계 데이터 모델의 기본 개념

• 개념적 구조를 논리적 구조로 표현하는 논리적 데이터 모델
• 하나의 개체에 대한 데이터를 하나의 릴레이션(relation)에 저장

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

관계 데이터 모델의 기본 용어

• 릴레이션(relation)
  • 하나의 개체에 관한 데이터를 2차원 테이블의 구조로 저장한 것
  • 파일 관리 시스템 관점에서 파일(file)에 대응
• 릴레이션의 열 : 속성 or 애트리뷰트(attribute)
  • 파일 관리 시스템에서 해당 파일의 필드(field)에 대응
  • 그림 5-1 고객 릴레이션의 속성 : 고객아이디, 고객이름, 나이, 등급, 직업, 적립금
• 릴레이션의 행 : 투플(tuple)
  • 파일 관리 시스템에서 해당 파일의 레코드(record)에 대응
  • 그림 5-1 고객 릴레이션에서의 각 투플
    • 고객 한 명에 대한 실제 속성 값 6개를 모아놓은 것으로, 고객 개체의 인스턴스
    • 고객 4명  →  4개의 투플 or 4개의 고객 개체 인스턴스가 존재
• 릴레이션의 도메인(domain)
  • 하나의 속성이 가질 수 있는 모든 값의 집합
  • 속성 값을 입력 및 수정할 때 적합성의 판단 기준이 됨
  • 그림 5-1 고객 릴레이션에서 등급 속성의 값으로 vip, gold, silver, bronze 중 하나만 허용된다면, 네 가지 값을 모아놓은 것이 등급 속성의 도메인이 됨
    • 속성이 가질 수 있는 모든 값을 일일이 나열하여 도메인을 정의하기 어려움으로 고객아이디, 고객이름, 나이 등의 속성은 도메인을 정확히 정의하기 어려움
      →  일반적으로 속성의 특성을 고려한 데이터 타입으로 정의
• 널(null)
  • 속성 값을 아직 모르거나 해당되는 값이 없음을 표현
  • 숫자 0이나 공백 문자와는 다름
• 차수(degree)
  • 하나의 릴레이션에서 속성의 전체 개수
  • 모든 릴레이션은 최소 1 이상의 차수를 유지해야 함
• 카디널리티(cardinality)
  • 하나의 릴레이션에서 투플의 전체 개수
  • 투플이 없는 릴레이션이 존재할 수도 있음

 

릴레이션의 구성

• 릴레이션 스키마(relation schema)
  • 릴레이션의 논리적 구조(릴레이션을 구성하는 뼈대)
  • 릴레이션의 이름과 릴레이션에 포함된 모든 속성 이름으로 정의
    • Ex. 고객(고객아이디, 고객이름, 나이, 등급, 직업, 적립금)
  • 릴레이션 내포(relation intention)라고도 함
  • 정적인 특징이 있음
• 릴레이션 인스턴스(relation instance)
  • 어느 한 시점에 릴레이션에 존재하는 투플들의 집합(릴레이션을 구성하는 실제 값들)
  • 릴레이션 외연(relation extension)이라고도 함
  • 동적인 특징이 있음

데이터베이스의 구성

• 데이터베이스 스키마(database schema)
  • 데이터베이스의 전체 구조
  • 데이터베이스를 구성하는 릴레이션 스키마의 모음
• 데이터베이스 인스턴스(database instance)
  • 데이터베이스를 구성하는 릴레이션 인스턴스의 모음

 

릴레이션의 특성

• 투플의 유일성
  • 하나의 릴레이션에는 동일한 투플이 존재할 수 없음
• 투플의 무순서
  • 하나의 릴레이션에서 투플 사이의 순서는 무의미함
• 속성의 무순서
  • 하나의 릴레이션에서 속성 사이의 순서는 무의미함
• 속성의 원자성
  • 속성 값으로 원자 값만 사용할 수 있음
  • 하나의 속성은 여러 개의 값, 즉 다중 값을 가질 수 없음

 

키(key)

릴레이션에서 투플들을 유일하게 구별하는 속성 또는 속성들의 집합

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

키의 특성

• 유일성(uniqueness)
  • 하나의 릴레이션에서 모든 투플은 서로 다른 키 값을 가져야 함
• 최소성(minimality)
  • 꼭 필요한 최소한의 속성들로만 키를 구성

키의 종류

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

• 슈퍼키(super key)
  • 유일성을 만족하는 속성 또는 속성들의 집합
  • Ex. 그림 5-7 고객 릴레이션의 슈퍼키 : 고객아이디, (고객아이디, 고객이름), (고객이름, 주소) 등

• 후보키(candidate key)
  • 유일성과 최소성을 만족하는 속성 또는 속성들의 집합
  • Ex. 그림 5-7 고객 릴레이션의 후보키 : 고객아이디, (고객이름, 주소) 등
    • 슈퍼키 (고객아이디, 고객이름)가 안되는 이유는 '고객이름' 속성이 없어도 '고객아이디' 속성만으로 유일성을 만족할 수 있기 때문
• 기본키(primary key)
  • 후보키 중에서 기본적으로 사용하기 위해 선택한 키
    • null값을 가질 수 있는 속성이 포함된 후보키는 부적합
    • 값이 자주 변경될 수 있는 속성이 포함된 후보키는 부적합
    • 단순한 후보키를 선택
  • Ex. 그림 5-7 고객 릴레이션의 기본키 : 고객아이디
• 대체키(alternate key)
  • 기본키로 선택되지 못한 후보키
    
  • Ex. 그림 5-7 고객 릴레이션의 대체키 : (고객이름, 주소)

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

• 외래키(foreign key)
  • 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합
  • 릴레이션들 간의 관계를 표현
    • 참조하는 릴레이션 : 외래키를 가진 릴레이션(주문 릴레이션)
    • 참조되는 릴레이션 : 외래키가 참조하는 기본키를 가진 릴레이션(고객 릴레이션)

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

외래키의 역할?  고객 릴레이션과 주문 릴레이션이 관계를 맺어 주문 릴레이션의 투플과 연관성이 있는 고객 릴레이션의 투플을 연결할 수 있음

 

주문고객(외래키)를 '고객이름'으로 한다면?  '고객이름'이 유일성을 만족하지 않는다면(중복된다면) 동명이인을 식별할 수 없으므로 만약 주문을 했을 때 같은 이름의 고객이 많다면 실질적으로 누가 주문을 했는지 알 수 없음

 

NOTE - 외래키 속성과 그것이 참조하는 기본키 속성의 이름은 달라도 되지만 도메인은 같아야 한다. (그림 5-10 고객아이디 - 주문고객)

 

 

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

NOTE - 하나의 릴레이션에는 외래키가 여러 개 존재할 수도 있고 외래키를 기본키로 사용할 수도 있음
             그리고 외래키를 포함하여 기본키를 구성할 수도 있음

 

 

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

NOTE - 같은 릴레이션의 기본키를 참조하는 외래키도 정의할 수 있으며 외래키 속성은 null 값을 가질 수도 있음

 

SUMMARY 

키의 특성과 종류

• 특성
  • 유일성 : 한 릴레이션에서 모든 투플은 서로 다른 키 값을 가져야 함
  • 최소성 : 꼭 필요한 최소한의 속성들로만 키를 구성
• 종류
  • 슈퍼키 : 유일성을 만족하는 속성 또는 속성들의 집합
  • 후보키 : 유일성과 최소성을 만족하는 속성 또는 속성들의 집합
  • 기본키 : 후보키 중에서 기본적으로 사용하기 위해 선택한 키
  • 대체키 : 기본키로 선택되지 못한 후보키
  • 외래키 : 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

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관계 데이터 모델의 제약

무결성 제약조건(integrity constraint)

• 데이터의 무결성을 보장하고 일관된 상태로 유지하기 위한 규칙
• 무결성 : 데이터를 결함이 없는 상태, 즉 정확하고 유효하게 유지하는 것
• 무결성 제약조건
  • 개체 무결성 제약조건 : 기본키를 구성하는 모든 속성은 null 값을 가질 수 없음
  • 참조 무결성 제약조건 : 외래키는 참조할 수 없는 값을 가질 수 없음

개체 무결성 제약조건(entity integrity constraint)

• 기본키를 구성하는 모든 속성은 null 값을 가질 수 없는 규칙

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

참조 무결성 제약조건(referential integrity constraint)

• 외래키는 참조할 수 없는 값을 가질 수 없는 규칙

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)

• 주의

출처 - 데이터베이스의 원리와 응용(kocw)