Contents
1. 개념
2. Relation 구성
3. Relational Database
4. Relation 특징
5. NULL의 의미
6. Keys
7. Constraints
데이터를 relation(테이블) 형태로 표현하는 데이터 모델
- 수학의 relation(집합) 개념 기반
- 데이터 = tuple들의 집합
- 관계형 DB의 이론적 기반
1. 개념
1.1 Set
relation은 set of tuples 이다.
- 중복 없는 원소들의 집합
- 순서 없음
- 서로 다른 elements를 가지는 collection
- 하나의 set에서 elements의 순서는 중요하지 않다.
1.2 Relation(수학적 정의)
Cartesian Product의 부분집합 속성들의 조합으로 이루어진 tuple 집합
- A x B = {(a, b) | a ∈ A, b ∈ B}
- relation ⊆ A x B
- n-ary relation ⊆ X1 x X2 x … x Xn
2. Relation 구성
attribute와 tuple로 이루어진 데이터들의 집합
2.1 Domain
각 attribute가 가질 수 있는 값의 집합 set of atomic values
- 하나의 attribute는 하나의 domain을 가진다.
- 값은 반드시 해당 domain에 속해야 한다.
- Domain은 데이터의 유효 범위를 제한하여 데이터 무결성을 보장한다.
예시:
- students_ids: 학번 집합, 7자리 integer 정수
- human_names: 사람 이름 집합, 문자열
- university_grades: 대학교 학년 집합, {1, 2, 3, 4}
- major_names: 대학교에서 배우는 전공 이름 집합
- phone_numbers: 핸드폰 번호 집합
2.2 Attribute
relation의 컬럼
- domain이 relation에서 맡은 이름
예시:
- students_ids → id
- human_names → name
- university_grades → grade
- major_names → major
- phone_numbers → phone_num, emer_phone_num
2.3 Tuple
하나의 데이터(행)
- 각 attribute의 값으로 이루어진 집합
- 일부 값은 NULL일 수 있다.
2.4 Relation Schema
relation의 구조 정의
- relation 이름과 attributes 리스트로 표기된다.
예시:
STUDENT(id, name, grade, major, phone_num, emer_phone_num)- attributes와 관련된 constraints도 포함한다.
2.5 Degree
relation schema에서 attributes의 수
예시:
STUDENT(id, name, grade, major, phone_num, emer_phone_num)- degree 6
2.6 Relation Instance
특정 시점의 실제 데이터(tuple들의 집합)
- relation은 개념적으로는 구조
- instance는 실제 데이터
3. Relational Database
3.1 Relational Database
여러 개의 relation으로 구성된 데이터베이스
3.2 Relational Database Schema
Relation Schema들의 집합 + 제약 조건
4. Relation 특징
- 중복된 tuple을 가질 수 없다.
- relation is set of tuples
- tuple을 식별하기 위해 attribute의 부분집합을 key로 설정한다.
- relation에서 tuple의 순서는 중요하지 않다.
- attribute의 이름은 중복되면 안된다.
- 하나의 tuple에서 attribute의 순서는 중요하지 않다.
- attribute는 atomic 해야 한다.(composite or multivalued attribute 허용 안됨)
- ex) address → 서울특별시 강남구 청담동 ⇒ 서울시 / 강남구 / 청담동
- ex) major → 컴공, 디자인 → 컴공 / 디자인
- relation은 수학적 집합 개념을 따르므로 중복과 순서가 없다.
5. NULL의 의미
- 값이 존재하지 않는다.
- 값이 존재하나 아직 그 값이 무엇인지 알지 못한다.
- 해당 사항과 관련이 없다.
- 비교 연산
=,!=이 아닌IS NULL로 한단해야 한다.
예시: toeic_score: NULL
- 아직 토익을 한번도 본적이 없다.
- 시험을 쳤지만 아직 제출하지 않았다.
- 시험도 보고 제출도 했지만, 누락이 됐다.
6. Keys
6.1 super key
relation에서 tuples를 unique하게 식별할 수 있는 attributes set
예시: PLAYER(id, name, team_id, back_number, birth_date)의 superkey
- {id, name, team_id, back_number, birth_date}
- {id, name}
- {name, team_id, back_number}
6.2 candidate key
어느 한 attribute라도 제거하면 unique하게 tuple을 식별할 수 없는 super key
- key or minimal superkey
- super key는 불필요한 속성을 포함할 수 있지만, candidate key는 최소성을 만족한다.
예시: PLAYER(id, name, team_id, back_number, birth_date)의 candidate key
- {id}, {team_id, back_number}
6.3 primary key
relation에서 tuples을 unique하게 식별하게 위해 선택된 candidate key
- Primary Key는 최소성 + 유일성 + NOT NULL을 만족해야 한다.
예시: PLAYER(id, name, team_id, back_number, birth_date)의 primary key
- {id} or {team_id, back_number}
- 일반적으로는 속성 수가 적은걸로 한다.
6.4 unique key
primary key가 아닌 candidate keys
- alternate key
- FK는 반드시 PK를 참조할 필요는 없고, UNIQUE KEY도 참조할 수 있다.
예시: PLAYER(id, name, team_id, back_number, birth_date)의 pk가 id일 때 unique key
- {team_id, back_number}
6.5 foreign key
다른 relation의 PK를 참조하는 attributes set
예시: PLAYER(id, name, team_id, back_number, birth_date)와 TEAM(id, name, manager)가 있을 때 foreign key
- PLAYER의 {team_id}
7. Constraints
relational database의 relations들이 언제나 항상 지켜줘야 하는 제약 사항
7.1 Implicit Constraints
모델 자체 제약
- relation은 중복되는 tuple을 가질 수 없다.
- relation 내에서는 같은 이름의 attribute를 가질 수 없다.
7.2 Schema-based Constraints
주로 DDL을 통해 schema에 직접 명시할 수 있는 constraints explicit constraints
7.2.1 Domain Constraint
attribute의 value는 해당 attribute의 domian에 속한 value여야 한다.
7.2.2 Key Constraints
서로 다른 tuples는 같은 value의 key를 가질 수 없다. key는 unique해야 한다.
7.2.3 NOT NULL Constraint
attribute이 NOT NULL로 명시됐다면 NULL을 값으로 가질 수 없다.
7.2.4 Entity Integrity
primary key는 value에 NULL을 가질 수 없다.
7.2.5 Referential Integrity
FK와 PK와 도메인이 같아야 하고 PK에 없는 values를 FK가 값으로 가질 수 없다.
- 참조 무결성 위반 시 삽입/수정/삭제가 제한된다.