창밖의 세상

데이터베이스 설계

• 개념적 데이터베이스 설계 : 정보 사용의 모델을 개발하는 과정으로 실세계를 바탕으로 추상화 모델을 구축한다.
• 엔티티-관계 (ER: Entity-Relationship)모델이 주로 사용된다.
• 물리적 데이터베이스 설계 : 물리적인 저장 장치와 접근 방식을 다룸
• 엔티티 : 서로 구분이 되며 조직체에서 DB에 나타내려는 객체를 의미
• 관계 : 두 개 이상의 엔티티들 간의 연관
• 프로세스 : 관련된 활동
• 무결성 제약조건 : 데이터의 정확성과 비즈니스 규칙을 의미

• 요구사항 수집 및 분석 : 기존의 문서 조사, 인터뷰나 설문 → 엔티티, 애트리뷰트, 관계 파악
• 데이터 처리에 관한 요구사항 → 연산의 종류, 데이터의 양 분석
• 개념적 설계 : 조직체에서 사용되는 정보의 모델을 구축
• 사용자의 요구사항 명세로부터 개념적 스키마가 만들어짐
• ER모델과 같은 높은 추상화 수준의 데이터 모델을 기반으로 구조 명시
• 엔티티 타입, 애트리뷰트 도메인, 키 애트리뷰트를 결정
• DBMS 선정 : 기술적, 정치적, 경제적 요인을 검토하여 선정
• 논리적 설계 : 개념적 스키마에 알고리즘을 적용해 논리적 스키마를 생성, 스키마로 사상하는 과정
• 물리적 설계 : 응답 시간, 트랜잭션 처리율 등의 성능 기준으로 요구사항을 만족시키는 구조를 결정
• 트랜잭션 설계 : 완성될 DB에서 동작할 응용 프로그램에 대한 설계를 진행

• 실세계에 독립적으로 존재하며 고유하게 식별이 가능한 객체
• 생각이나 개념과 같이 추상적인 것도 있다.
• 엔티티 타입은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 틀
• 엔티티 집합은 동일한 애트리뷰트들을 가진 엔티티들의 모임
• 엔티티 타입은 내포, 엔티티 집합은 외연에 해당된다.
• ER 다이어그램에서 직사각형으로 나타냄
• 강한 엔티티 타입 ; 자신의 키 애트리뷰트를 사용하여 고유하게 엔티티들을 식별할 수 있는 엔티티 타입
• 약한 엔티티 타입 : 키를 형성하기에 충분한 애트리뷰트들을 갖지 못한 엔티티 타입. 소유 엔티티 타입이 필요하다.

• 하나의 엔티티는 연관 애트리뷰트들의 집합으로 설명된다.
• 사원 엔티티는 사원번호, 이름, 직책, 급여 등의 애트리뷰트를 갖는다.
• 애트리뷰트의 도메인은 그 애트리뷰트가 가질 수 있는 모든 값들의 집합으로, 여러 애트리뷰트가 동일한 도메인을 공유할 수 있다.
• 키 애트리뷰트는 한 엔티티 타입 내에서 각 엔티티를 고유하게 식별한다.
• 요구사항 명세에서 명사나 형용사로 표현된다.
• ER 다이어그램에서 타원형
• 단순 애트리뷰트 : 더 이상 다른 애트리뷰트로 나눌 수 없는 애트리뷰트
• 복합 애트리뷰트 : 두 개 이상의 애트리뷰트로 이루어진 애트리뷰트. 밀접히 연관된 것을 모아놓은 것이다.
• 단일 값 애트리뷰트 : 각 엔티티마다 정확히 하나의 값을 갖는 애트리뷰트 (대부분)
• 다치 애트리뷰트 : 각 엔티티마다 여러 개의 값을 가질 수 있는 애트리뷰트. 이중선 타원으로 표현한다.
• 저장된 애트리뷰트 : 다른 애트리뷰트와 독립적으로 존재하는 애트리뷰트
• 유도된 애트리뷰트 : 다른 애트리뷰트의 값으로부터 얻어진 애트리뷰트. 점선 타원으로 표현한다. 

• 1:1 관계, 1:N 관계, M:N 관계
• 관계 실선 위에 최솟값과 최댓값이 표시된다. * (아스테리카) 표시는 n을 나타낸다.

• 엔티티 타입과 단일 값 애트리뷰트 
• 단계1_정규 엔티티 : 각 정규 엔티티 타입에 있던 단순 애트리뷰트를 릴레이션에 포함, 복합 애트리뷰트는 단순 애트리뷰트만 포함
• 단게2_약한 엔티티 : 약한 엔티티 타입에 있던 단순 애트리뷰트를 릴레이션에 포함, 부분 키와 소유 엔티티의 기본 키를 외래키로 포함시켜 기본 키 구성 
• 2진 관계 타입 
• 단계3_2진 1:1관계 : 둘 중 하나의 릴레이션에서 기본 키를 나머지 릴레이션의 외래 키로 포함시키거나 다른 릴레이션을 만들어 포함
• 단계4_2진 1:N관계 : 1측의 릴레이션 기본 키를 N측의 외래 키로 포함시킨다.
• 단계5_2진 M:N관계 : 릴레이션을 새로 생성해서 M과 N측의 기본 키를 외래 키로 포함시킨다. 외래 키의 조합이 새로운 릴레이션의 기본 키가 된다.
• 3진 이상 관계 타입
• 단계6 : 새로운 릴레이션을 생성하고, 각 참여 릴레이션의 기본 키를 새로운 릴레이션의 외래 키로 포함. 이 외래 키의 조합이 기본 키가 된다.
• 1:N:N의 경우는 1측의 기본 키를 참조하는 외래 키를 제외한 나머지 외래 키들의 조합이 기본 키가 된다.
• 다치 애트리뷰트
• 각 다치 애트리뷰트에 대해 새로운 릴레이션을 생성

INSERT문

• 기존의 릴레이션에 투플을 삽입
• 참조되는 릴레이션에 삽입되는 경우 문제 없음.
• 참조하는 릴레이션에 삽입되는 경우 참조 무결성 제약조건 위배가능
• INSERT  INTO 릴레이션 (애트리뷰트1, ..., 애트리뷰트n)  VALUES (값1, ..., 값n);
• 릴레이션에 한 번에 여러 개의 투플들을 삽입하는 경우 WHERE절을 이용해 지정해주면 된다.

• 한 릴레이션으로부터 한 개 이상의 투플들을 삭제
• 참조되는 릴레이션은 참조 무결정 제약조건 위배가능
• 참조하는 릴레이션을 삭제하는 경우 문제 없음
• DELETE  FROM 릴레이션  WHERE 조건;

• 한 릴레이션에 들어 있는 투플들의 애트리뷰트 값들을 수정
• 기본 키나 외래 키에 속하는 애트리뷰트의 값이 수정되면 참조 무결성 제약조건을 위배할 수 있음
• UPDATE 릴레이션  SET 애트리뷰트 = 값  WHERE 조건;

내포된 SQL (embedded SQL)

• SQL이 호스트 언어의 완전한 표현력을 갖고 있지 않기 때문에 모든 질의를 표현할 수는 없다.
• SQL은 조건문과 반복문, 입출력, GUI등의 기능이 미약하다.
• 따라서 C나 자바를 이용한 프로그램에 SQL문을 삽입하여, DB에 접근하는 부분은 SQL이 맡고 SQL에 없는 기능은 호스트 언어로 작성하는 형태를 내포된 SQL이라고 한다.
• 데이터 구조의 불일치 문제(impedance mismatch)가 발생할 수 있다.
• 호스트 변수는 SQL문에 포함된 C프로그램의 변수이다. 둘 사이의 통신을 위해 사용 (EXEC SQL ~)
• 정적인 SQL문 : C프로그램에 내포된 오나전한 SQL문
• 동적인 SQL문 : 불완전한 SQL문으로서 일부 또는 전부를 질의가 수행될 때 입력할 수 있다.
• 커서 : 호스트 언어와 SQL문 사이의 불일치 문제를 해결하기 위해 사용된다. 한 번에 한 투플씩 가져오는 수단이다.

SQL : 현재 관계 DBMS 시장에서 널리 사용되는 ANSI (미국 표준 기구) 표준 언어

• 비절차적 언어이므로 원하는 바만 명시, 처리하는 방법은 명시하지 않음
• 대화식 SQL과 내포된 SQL이 있다.
• 관계 DBMS는 사용자가 입력한 SQL문을 번역, 요구한 데이터를 찾는데 모든 과정을 담당한다.

관계 해석 : 원하는 데이터만 명시하고 질의를 어떻게 수행할 것인지는 명시하지 않는 선언적 언어

관계 대수 : 어떻게 질의를 수행할 것인가를 명시하는 절차적 언어

          -> 상용 관계 DBMS에서 널리 사용되는 SQL의 기초로써 DBMS의 내부 언어로서도 사용된다.

SQL : 사용자가 관계 DB 릴레이션에 정의, 검색, 갱신, 제약조건 등 여러가지 질의를 수행하기 위한 표준 질의어

관계 대수의 특징

• 기존 릴레이션들로부터 새로운 릴레이션을 생성
• 릴레이션이나 관계 대수식에 연산자를 적용해 복잡한 관계 대수식을 만들 수 있음
• 기본적인 연산자들의 집합
• 결과 릴레이션은 또 다른 관계 연산자의 입력으로 사용될 수 있음

• δ<조건>릴레이션
• 단항 연산자로서 릴레이션에서 조건을 만족하는 투플들의 부분 집합을 생성한다.
• 결과 릴레이션의 차수는 입력 릴레이션의 차수와 같다.
• 결과 릴레이션의 카디날리티는 항상 기존 릴레이션의 카디날리티보다 작거나 같다.
• 임의의 애트리뷰트와 상수, 비교 연산자, 부울 연산자를 포함할 수 있다.
• 중복 투플이 존재할 수 없음

• π<애트리뷰트 리스트>릴레이션
• 릴레이션에서 애트리뷰트들의 부분 집합을 구한다.
• 결과 릴레이션은 <애트리뷰트 리스트>에 명시된 애트리뷰트만 갖는다.
• 중복 투플이 존재할 수 있음

• 릴레이션1 ∪ 릴레이션2
• 중복된 투플들은 제외된다.
• 결과 릴레이션의 차수는 입력 릴레이션 중 하나의 차수와 같다.

• 릴레이션1 - 릴레이션2
• 릴레이션1에는 속하지만 릴레이션2에는 속하지 않는 투플들로 이루어진 릴레이션
• 결과 릴레이션의 차수는 입력 릴레이션 중 하나의 차수와 같다.

• R ⋈<조인조건>S
• 두 릴레이션 R과 S의 세타 조인의 결과는 두 릴레이션의 차수, 애트리뷰트를 합친 것이다.
• 조인 조건은 비교 연산자를 이용한다.
• 세타 조인 결과는 두 릴레이션의 카티션 곱에 조인 조건을 적용한 결과와 같다. 

• R ⋈ S
• 두 릴레이션의 공통된 애트리뷰트에 대해 동등 조인을 수행하고, 결과 릴레이션에 있는 조인 애트리뷰트 중 하나를 제외한 조인
• 관계 DB에 있어서 대부분의 질의는 실렉션, 프로젝션과 자연 조인으로 표현이 가능하다.

• R ÷ S
• 릴레이션 S의 모든 투플 값과 쌍을 이루는 릴레이션 R의 애트리뷰트 값
  
• "모든 ~에 대해 ~하는" , "~하지 않는 ~가 없다" 형태의 질의에 사용될 수 있다.

• 집단 함수 : AVG, SUM, MIN, MAX, COUNT
• 그룹화 : 각 그룹에 대해 집단 함수를 적용
• 외부 조인 : 상대 릴레이션에서 대응되는 투플을 갖지 못하거나 널값이 들어 있는 투플들을 다루기 위한 조인

1. 왼쪽 외부 조인 (R ⟕ S) : 왼쪽 릴레이션의 투플을 결과에 모두 포함시키고, 오른쪽 릴레이션에 관련 투플이 없다면 널값으로 채움
2. 오른쪽 외부 조인 (R ⟖ S) : 오른쪽 릴레이션의 투플을 결과에 모두 포함시키고, 왼쪽 릴레이션에 관련 투플이 없다면 널값으로 채움
3. 완전 외부 조인 (R ⟗ S) : 양쪽 릴레이션의 투플을 모두 결과에 포함시키고, 양쪽에 관련 투플이 없다면 널값으로 채움 . R ⟗ S = (R ⟕ S) ∪ (R ⟖ S)

관계 데이터 모델 : 데이터 모델 중 개념이 가장 단순, 가장 널리 사용된다.

• 모든 데이터를 논리적으로 구성
• 사용자는 원하는 데이터만 명시, 찾는 방법은 명시하지 않는다
• 선언적인 질의어를 통한 데이터 접근

장점 : 집합 테이블을 이용한 간단한 구조의 데이터, 이론이 탄탄하며 응용에 적합하다. 설계와 질의처리도 효율적

릴레이션(Relation) : 2차원의 테이블

레코드(Record) : 릴레이션의 각 행

투플(Tuple) : 레코드의 공식적인 용어

애트리뷰트(Attribute) : 릴레이션에서 이름을 가진 하나의 열

도메인(Domain) : 한 애트리뷰트에 나타날 수 있는 값들의 집합

프로그래밍 언어의 데이터 타입과 비슷한 형태로써 동일한 도메인이 여러 애트리뷰트에서 사용될 수 있다.

• CREATE DOMAIN EMPNAME CHAR(10)
• EMPNAME 도메인 : {Jeff, John, Alves, Kim, Osher ...}

차수(Degree) : 한 릴레이션에 들어있는 애트리뷰트들의 수 (1 이상)

카디날리티(Cardinality) : 릴레이션의 투플 수 (0 이상)

널값(Null Value) : '알려지지 않음', '적용할 수 없음'에 사용한다. 0과 공백과는 다르다.

릴레이션 스키마(Relation Schema) : 릴레이션의 이름, 애트리뷰트들의 집합 -> 내포

릴레이션을 위한 틀이라고 생각하면 된다.

•  릴레이션이름(애트리뷰트1, 애트리뷰트2, ... , 애트리뷰트N)

기본 키 애트리뷰트에 밑줄을 그어 표시한다.

릴레이션 인스턴스(Relation Instance) : 릴레이션의 어느 시점에 들어 있는 투플들의 집합 -> 외연

일반적으로 현재의 인스턴스만 저장하고, 시간의 흐름에 따라 계속 변한다.

관계 데이터베이스 스키마는 하나 이상의 릴레이션 스키마들로 이루어진다.

• DEPARTMENT (DEPTNO, DEPTNAME, FLOOR)
• EMPLOYEE (EMPNO, EMPNAME, TITLE, DNO, SALARY)

• 키 제약조건 (Key Constraint)

• 기본 키 : 투플들을 식별하기 위해 사용되므로 어떤 애트리뷰트도 널값을 가질 수 없다.

• 두 릴레이션의 연관된 투플들 사이의 일관성을 유지하는데 사용된다.
• 외래 키 : 관계 DB에서 릴레이션 사이의 관계들이 다른 릴레이션의 기본 키를 참조하는 것을 기반으로 하기 때문에 중요하다.
• 릴레이션 R2의 외래 키가 릴레이션 R1의 기본 키를 참조할 때 무결성 제약조건의 성립조건 (하나만 만족해도 성립)
1. 외래 키 값은 R1의 어떤 투플의 기본 키 값과 같다.
2. 널 값을 가진다. 단, 외래 키가 자신을 포함하고 있는 릴레이션의 기본 키를 구성하고 있지 않음

• 삽입

• 삭제

1. 제한 : 연산을 거절 
2. 연쇄 : 참조하는 릴레이션에서도 해당 투플을 함께 삭제
3. 널값 : 참조하는 릴레이션의 외래 키에 널값을 삽입
4. 디폴트값 : 3번에서 널값 대신 디폴트값 삽입
5. 수정 : 수정은 투플을 삭제하고 삽입하는 과정과 마찬가지다. 키의 종류에 따라 제약조건을 살펴봐야 한다.