3. 관계형 모델

공부/데이터 베이스 시스템

3. 관계형 모델

뱅어돔 2024. 2. 21. 17:12

관계형 모델의 개념

릴레이션의 특성

데이터베이스 모델링 과정

개념적 데이터 모델링의 결과

논리적 데이터 모델링 단계

DBMS에서 사용하는 데이터 모델에 맞추어 데이터를 표현하는 과정
데이터 정의 언어로 기술된 개념 스키마 생성
관계형 모델(relational model)
1969년 에드가 F. 코드에 의해 제안
릴레이션(relation)으로 데이터를 표현하는 모델
데이터 표현이 단순하고 직관적 구조화 모델
현재 대다수 DBMS의 기초 -> 관계형 모델을 사용하는 관계형 DBMS(RDBMS) ex) Oracle, DB2, PostgreSQL, MySQL, MSSQL 등

릴레이션의 구성

칼럼 값은 두 개의 메타 데이터(컴퓨터 과학과 + 전화번호)가 적용된 값

릴레이션의 특징

레코드의 유일성: 중복된 레코드의 존재가 불가능
레코드의 무순서성: 레코드의 순서는 의미가 없음
칼럼의 무순서성: 칼럼은 순서가 없고, 이름과 값의 쌍
칼럼값의 원자성: 모든 값들은 나눌 수 없는, 단 하나의 의미

키의 역할

릴레이션의 레코드를 유일하게 식별하는 값

키의 속성

키의 종류

슈퍼키(super key): 유일성 만족
후보키(candidate key): 유일성, 최소성 만족
기본키(PK: primary key): 레코드의 구분을 위해 선택된 후보키
외래키(FK:foreign key): 참조된 다른 릴레이션의 기본키

관계형 모델의 예

슈퍼키: 학과이름, {학과이름, 단과대학}, 주소, 전 화번호, {전화번호, 졸업학점} 등

후보키: 학과이름, 주소, 전화번호

기본키:학과이름

키의 참조

두 릴레이션에 포함된 레코드 간 연관성을 표현

관계형 모델의 제약조건

영역제약 조건: 칼럼에 정의된 영역(domain)에 속한 값으로만 칼럼값이 결정
영역: 실제 값이 가질 수 있는 범위를 한정시켜 놓은 것
ex) 전화번호는 숫자만, 이름은 문자만, 학점은 150 이하
키 제약조건: 키는 레코드를 고유하게 구별하는 값으로 구성
개체무결성 제약조건: 어떠한 기본키 값도 널(null)이 될 수 없음
참조무결성 제약조건: 반드시 존재하는 레코드의 기본키만 참조 가능

널(NULL)의 개념

‘없음’ 또는 ‘0’이 아닌 미지의 값에 대한 표현

입력된 적이 없는 값
적용 불가능한 값 ex) 연봉 칼럼에서 원화가 기준인데 달러로 써야 하는 경우 null

ERD의 변환

논리적 데이터 모델링

DBMS의 구현 모델에 맞춰 데이터를 표현하는 과정
데이터 정의 언어로 기술된 개념 스키마 생성
논리적 데이터 모델링의 필요
관계형 DBMS(RDBMS)의 구현 모델에 맞춰 데이터의 구조와 관계를 표현
작성된 ERD를 RDBMS가 수용 가능하는 구조로 변환

관계형 모델로 변환 방법

단계 1. 개체 집합: 개체 집합은 릴레이션으로 변환

단계 2. 약한 개체 집합: 강한 개체 집합의 키 속성을 약한 개체 집합의 릴레이션에 포함

단계 3. 일대일 관계: 두 릴레이션 중에서 한 릴레이션의 기본키를 다른 릴레이션에서 외래키로 참조

단계 4. 일대다 혹은 다대일 관계: ‘일’ 쪽의 기본키를 ‘다’ 쪽 릴레이 션에서 외래키로 참조

단계 5. 다대다 관계: 관계 릴레이션을 생성하고, 두 릴레이션의 기본키를 각각 참조하는 외래키를 복합키 형태의 칼럼은 로 구성

단계 6. 다중값 속성: 릴레이션의 기본키를 참조하는 외래키와 다중 값 속성으로 별도의 릴레이션으로 구성 단계 7. 관계 집합의 속성: 외래키가 위치한 릴레이션의 칼럼으로 삽입

ER 다이어그램의 변환

다대다: 관계 집합이 하나의 릴레이션으로 만들어짐

일대일: 레코드의 개수가 적은 쪽으로 FK가 가는 것이 나음

약한 개체 집합: 참조되는 외래키가 그 테이블의 기본키가 됨 -> 강한 개체가 사라졌을 때 무결성 조건에 의해 함께 삭제되도록

데이터연산

관계연산의 개념

관계형 모델을 기반으로 구성된 릴레이션을 사용하여 새로운 릴레이션을 생성하는 표현
사용자의 관점에서 필요한 데이터를 릴레이션에서 추출하는 방법을 제공하는 도구
관계 대수(relational algebra)
관계 연산을 정의하는 방법
주어진 릴레이션에서 필요한 릴레이션을 만드는 연산자(∪, ∩, -, σ, π, x, ⋈, ÷ , 집계함수 등)로 구성
관계 대수 연산자는 새로운 임시 릴레이션을 생성
연산자를 중첩하여 연산 처리 절차를 표현

관계대수연산자

셀렉트 연산 (시그마)

주어진 릴레이션에서 조건을 만족하는 레코드를 갖는 릴레이션을 생성
조건: aΘb 또는 aΘv
조건의 결합: ∧(and), ∨(or)

셀렉트 연산의 예

프로젝트 연산

기술된 칼럼만 갖는 릴레이션으로 재구성

<컬럼리스트>: A1 , A2 , …, An와 같이 R에 존재하는 칼럼을 , (콤마)로 분리하여 기술

프로젝션 연산의 예

직위가 ‘부교수’인 교수의 교수이름을 출력

집합 연산자

수학적 집합 이론에서의 이진 연산
합집합: R ∪ S
교집합: R ∩ S
차집합: R – S
릴레이션은 집합, 레코드는 집합에 포함된 원소
집합 연산자 사용 조건
릴레이션 R과 S의 차수가 동일
차수: 한 릴레이션에 포함된 칼럼의 갯수
-> 다르면 합집합이나 교집합 처리를 한 이후에 하나의 릴레이션으로 구성할 수 없음

모든 i에 대해 R의 i번째 컬럼의 도메인과 S의 i번째 컬럼의 도메인이 반드시 동일
-> 칼럼 1이 숫자이고 칼럼 2가 문자인데 이런 형식이 다를 경우 값 표현이 애매해짐

카티시언 프로덕트 연산

두 릴레이션에 포함된 레코드 간의 모든 조합을 생성하는 이항 연산자