Relational Database

[Database] Relational database

Relation

수학에서 나온 개념으로, 이 단어를 이해하기 위해서 몇가지 배경지식이 필요함

set

• 서로 다른 elements를 가지는 collection

• 하나의 set에서 elements의 순서는 중요하지 않음

• 예) {1, 3, 11, 4, 7}

수학에서의 relation

• 여러개의 set에서 요소를 골라서 만든 pair(list)들의 집합

• 카르테지안 프로덕트의(Cartesian product) 부분 집합

  • Cartesian product : 각 집합에서 요소 하나씩 뽑아서 쌍을 만드는데, 모든 경우의 수 쌍을 모아놓은 집합을 의미함

  • 
• 각각의 pair(list)를 튜플이라고 함 -> 튜플들의 집합(set of tuple)을 relation이라고 할 수 있음

relational data model에서의 relation

• set : 도메인을 의미함. element의 집합. 도메인마다 이름을 수 있음

• element (or value) : set 안에 있는 한개의 값

• set들의 집합을 relation이라고 함

relation 만드는 과정

1. 도메인 정의

   • 각 열에 어떤 값(element, value)이 들어올 것인지에 대한 정의

   - studentes_ids : 학번 집합, 7자리 integer 정수
   - haman_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. Attribute 정의

   • 각각의 도메인이 어떤 역할을 수행하는지, 그 역할의 이름을 정의하는 것

   • 한 도메인이 여러가지 목적을 위해 사용될 수 있음

   - id <- studentes_ids
   - name <- haman_names
   - grade <- university_grades
   - major <- major_names
   - phone_num <- phone_numbers
   - emer_phone_num <- phone_-_numbers

3. 각각의 도메인에 값이있을 것이고, 그 값들의 쌍으로 만들어진 튜플이 있음

4. 이를 가장 잘 표현할 수 있는 방법이 table. 그래서 relation이 table로 많이 표현됨

   • 수학적 그림으로 표현

     
   • table로 표현

     

용어 정리

키워드	설명
domain	set of atomic values
domain name	domain 이름
attribute	domain이 relation에서 맡은 역할 이름
tuple	각 attribute의 값으로 이루어진 리스트. 일부 값은 NULL일 수 있음
relation	set of tuples (= table)
relation name	relation 이름

relation schema

• relation의 구조를 나타냄

• relation 이름과 attributes리스트로 표기됨

• 예) STUDENT(id, name, grade, major, phone_num, emer_phone_num)

• attributes와 관련된 constraints도 포함함 (위의 정의 예에서 시각적으로 표현되진 않지만, schema에 포함되는 내용임)

degree of a relation

• relation schema에서 atrributes의 개수

• 예) STUDENT(id, name, grade, major, phone_num, emer_phone_num) -> degree 6

relation의 다른 의미 : relation state

• table 전체를 relation이라고도 하는데,

• 특정 시점에서 tuples의 집합을 relation 이라고 하기도 함(데이터에 한정해서 의미함)

relational database

• relational data mdoe에 기반하고 사용하여 구조화한 database

• relational database는 여러 개의 relation으로 구성됨

• relational database schema : relation schemas set + integrity constraints set

relaion의 특징

• 중복된 tuple을 가질 수 없음 (relation은 set of tuple이기 때문에). tuple이 갖고 있는 모든 값이 다 동일한 또다른 tuple은 있을 수 없음

• relation의 tuple을 식별하기 위해 attribute의 부분 집합을 key로 설정함 (id라는 attribute를 둬서 각 튜플을 유니크하게 구분함)

• tuple간의 순서는 중요하지 않음. 순서가 바뀌어도 relation의 의미가 달라지거나 영향을 주지 않음

• 하나의 relation에서 attribute의 이름은 중복되지 않고, attribute의 순서는 중요하지 않음

• attribute는 atomic(원자적, 더이상 나눠질 수 없는)해야 함 (composite or multivalued attribute는 허용 안됨)

NULL의 의미

• 값이 존재하지 않음

• 값이 존재하나 아직 그 값이 무엇인지 알지 모름

• 해당 사항과 관련이 없음

Key

superkey

• relation에서 tuples를 unique하게 식별할 수 있는 attributes set

• 유니크하게 식별할 수 있는 attributs set이면 어떤 묶음이든 가능함. id 하나만 해도 되고, 모든 attribute 전체를 superkey로 해도 됨

candidate key

• superkey 중에 어느 한 attribute라도 제거하면 unique하게 tuple을 식별할 수 없는 것

• key, minimal superkey 라고도 함

• primary key가 될 수 있는 후보들

primary key

• relation에서 tuples를 unique하게 식별하기 위해 선택된 candidate key

• 보통은 attribute 숫자가 더 적은 key를 선택함

unique key

• primary key로 선택되지 못한 candidate keys

• alternate key

foreign key

• 다른 relation의 PK(primary key)를 참조하는 attributes set

Constraints

• 의미 : relational database의 relation들이 언제나 항상 지켜줘야 하는 제약 사항

분류

implicit constraints

• relational data model 자체가 가지는 constraints

• relation은 중복되는 tuple을 가질 수 없음

• relation 내에서는 같은 이름의 attribute를 가질 수 없음

schema-based constraints

• 주로 DDL(sql 등)을 통해 schema에 직접 명시할 수 있는 constraints

• explicit constraints

schema-based constraints 종류

domain constraints

• attribute의 value는 항상 attribute의 domain에 속한 value여야 함

• domain에 설정한게 1~4 사이의 int라면, 알파벳이나 4초과 숫자를 value로 넣을 수 없음

key constraints

• 서로 다른 tuple은 같은 value의 key를 가질 수 없음

• key는 unique해야 함

NULL value constraints

• attribute가 NOT NULL로 명시됐다면 NULL을 값으로 가질 수 없음

• NOT NULL로 명시됐다면 그 attribute에는 값을 꼭 부여해줘야함

entity integrity constraint

• primary key는 value에 NULL을 가질 수 없음

• primary key는 unique한 튜플을 식별하기 위해 사용하는 키인데, NULL이면 안되겠지!

referential integrity constraint

• FK(foreign key)와 PK(primary key)는 도메인이 같아야하고

• PK에 없는 value를 FK가 가질 수 없음

위반하면?

• database system에서 에러(exception)를 반환함. 백엔드 어플리케이션은 에러 상황 따라 핸들링해주면 됨

참고

유튜브 쉬운코드