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정보처리기사 실기 2장. 데이터 입출력 구현_3

edoyyoy 2023. 9. 21. 14:28

2-9. 관계형 데이터베이스의 구조 / 관계형 데이터 모델 

• 관계형 데이터베이스

   2차원적인 표를 이용해 데이터 상호 관계를 정의하는 데이터베이스

      ‣ 1970년 IBM 코드(E.F.Codd)에 의해 제안

      ‣ 장점 : 간결하고 보기 편리

                   다른 데이터베이스로 변환 용이

      ‣ 단점 : 성능이 다소 떨어짐

 

• 관계형 데이터베이스의 릴레이션 구조

 

 

• 튜플 (Tuple)

   릴레이션을 구성하는 각각의 행

      ‣ 속성의 모임

      ‣ 파일 구조에서의 레코드

      ‣ 튜플의 수 = 카디널리티 = 기수 = 대응수

 

• 속성 (Attribute)

   데이터베이스를 구성하는 가장 작은 논리적 단위

      ‣ 개체의 특성

      ‣ 파일 구조에서의 데이터 항목, 데이터 필드

      ‣ 속성의 수 = 디그리 = 차수

 

• 도메인 (Domain)

   하나의 속성이 취할 수 있는 같은 타입의 원자값들의 집합

      ‣ 예) '학년' 속성의 도메인은 1~4로, 그 외의 값은 입력될 수 없다.

 

• 릴레이션의 특징

 

튜플  똑같은 튜플이 존재할 수 없음 → 모든 튜플의 값은 다름 
 순서가 없음
 삽입, 삭제 등의 작업이 발생 → 릴레이션은 시간에 따라 변함
속성  속성 사이의 순서는 중요하지 않음
 속성의 명칭은 유일
 구성 값이 동일한 경우 존재
 튜플을 식별하기 위해 속성들의 부분집합을 키로 설정
 원자값을 저장     ✓ 원자값 : 논리적으로 더 이상 쪼갤 수 없는 값

 

• 관계형 데이터 모델 (Relational Data Model)

   2차원적인 표를 이용해 데이터 상호 관계를 정의하는 DB 구조

      ‣ 가장 널리 사용되는 데이터 모델

      ‣ 기본키와 이를 참조하는 외래키로 데이터간의 관계를 표현

      ‣ 계층 모델과 망 모델의 복잡한 구조를 단순화시킨 모델

      ‣ SQL은 관계형 모델의 대표적 언어

      ‣ 1:1, 1:N, N:M 관계를 자유롭게 표현 가능

 

 

2-10. 관계형 데이터베이스의 제약 조건 - 키 (Key)

• 키 (Key)

   조건에 만족하는 튜플을 찾거나 순서대로 정렬할 때 기준이 되는 속성

 

- 키의 종류

   • 후보키 (Candidate Key)

      속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성들의 부분집합

         ‣ 기본키로 사용할 수 있는 속성

         ‣ 유일성과 최소성 모두 만족 → 유일성 O, 최소성 O

 

 유일성 (Unique)  하나의 키 값으로 하나의 튜플만을 유일하게 식별할 수 있어야 함
 최소성 (Minimality)  키를 구성하는 속성 하나를 제거하면 유일하게 식별할 수 없도록 꼭 필요한 최소의 속성으로 구성되어야 함

 

   • 기본키 (Primary Key)

      후보키 중에서 특별이 선정된 주키 (Main Key)

         ‣ 중복된 값을 가질 수 없음

         ‣ 특정 튜플을 유일하게 구별할 수 있는 속성

         ‣ 기본키로 설정된 속성에는 NULL 값이 존재할 수 없음

 

   • 대체키 (Alternate Key)

      후보키가 둘 이상일 때 기본키를 제외한 나머지 후보키

         ‣ 보조키

 

   • 슈퍼키 (Super Key)

      속성들의 집합으로 구성된 키

         ‣ 슈퍼키로 구성된 속성의 집합과 동일한 값은 나타나지 않음

         ‣ 유일성을 만족하지만, 최소성은 만족하지 못함 → 유일성 O, 최소성 X

 

   • 외래키 (Foreign Key)

      다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

         ‣ 외래키로 지정되면 참조 릴레이션의 기본키에 없는 값은 입력할 수 없음 (참조 무결성)

 

2-11. 관계형 데이터베이스의 제약 조건 - 무결성 (Integrity)

• 무결성 (Integrity)

   데이터베이스에 잘못된 데이터가 없는 것

      ‣ 데이터베이스에 저장된 데이터 값과 현실 세계의 실제값이 일치하는 정확성

      ‣ 무결성 제약 조건 : 데이터의 정확성을 보장하기 위한 제약 조건 

 

• 무결성의 종류

 1. 개체 무결성  기본키를 구성하는 어떤 속성도 Null 값이나 중복값을 가질 수 없음
 2. 참조 무결성  외래키 값은 Null아거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일 (릴레이션은 참조할 수 없는 외래키 값을 가질 수 없음)
 3. 도메인 무결성  주어진 속성 값이 도메인에 속한 값이어야 함
 4. 사용자 정의 무결성  속성 값들이 사용자가 정의한 제약조건에 만족되어야 함
 5. NULL 무결성  릴레이션의 특정 속성 값이 NULL이 될 수 없음 
 6. 고유 무결성  특정 속성에 대해 각 튜플이 갖는 속성값들이 서로 달라야 함
 7. 키 무결성  하나의 릴레이션에는 적어도 하나의 키가 존재해야 함
 8. 관계 무결성  릴레이션에 어느 한 튜플의 삽입 가능 여부
 한 릴레이션과 다른 릴레이션의 튜플들 사이에 관계에 대한 적절성 여부를 지정

 

• 데이터 무결성 강화

 1. 애플리케이션  데이터  생성, 수정, 삭제 시 무결성 조건을 검증하는 코드를 프로그램 내에 추가
 2. 데이터베이스 트리거  트리거 이벤트에 무결성 조건을 실행하는 절차형 SQL을 추가
 3. 제약 조건  데이터베이스에 제약 조건을 설정하여 무결성을 유지

   ✓ 트리거 : 데이터베이스 시스템에서 이벤트가 발생할 때마다 자동으로 수행되는 절차형 SQL

   ✓ 이벤트 : 시스템에 어떤 일이 발생한 것으로 데이터의 입력, 갱신, 삭제와 같이 데이터를 조작하는 작업이 발생한 것을 의미

 

 

2-12. 관계대수 및 관계해석 

• 관계대수 

   → 절차적 언어

   관계형 데이터베이스에서 원하는 정보와 정보를 검색하기 위해서 기술하는 절차적인 언어

      ‣ 질의에 대한 해를 구하기 위해 연산의 순서를 명시해야 함

 

• 순수 관계 연산자

Select 𝛔  릴레이션에 존재하는 튜플 중에서 선택 조건을 만족하는 튜플의 부분집합을 구해 새로운 릴레이션을 만드는 연산
 행에 해당하는 튜플을 구하는 것 = 수평 연산
Project 𝛑  릴레이션에서 속성 리스트에 제시된 속성 값만 추출하여 새로운 릴레이션을 만드는 연산
 연산 결과에 중복이 발생하면 중복이 제거
 열에 해당하는 속성을 추출 = 수직 연산
Join ⨝  공통 속성을 중심으로 두 개의 릴레이션을 하나로 합쳐 새로운 릴레이션을 만드는 연산
 Join의 결과 = 교차곱(Cartesian Product) 수행 → Select 수행
Division ÷  X⊃Y인 X의 속성이 Y의 속성값을 모두 가진 튜플에서 Y가 가진 속성을 제외한 속성만 구하는 연산

   ✓ 교차곱(Cartesian Product)

       두 릴레이션에 존재하는 모든 튜플들을 대응시켜 새로운 릴레이션을 만드는 연산

       교차곱 연산 후 차수 = 두 릴레이션의 차수 합

       교차곱 연산 후 튜플의 수 = 두 릴레이션 튜플 수의 곱

 

• 일반 집합 연산자

   수학적 집합 이론에서 사용하는 연산자

 합집합 (∪, UNION) 
 교집합 (∩, INTERSECTION)
 차집합 (−, DIFFERENCE)
 교차곱 (×, CARTESIAN PRODUCT)

 

• 관계해석 (Relation Calculus)

   → 비절차적 언어

   관계 데이터의 연산을 표현하는 방법

      ‣ 원하는 정보가 무엇이라는 것만 정의하는 비절차적 특성

      ‣ 계산 수식을 사용