Editing 관계형 데이터 모델

;Relational Data Model
관계형 데이터베이스의 기초가 되는 수학적 모델

==역사==
관계형 데이터 모델은 기본적으로 집합론에 기반한다. 수학에서 집합은 고유한 객체들의 모음인데, 이와 비슷하게 데이터베이스의 관계(또는 표)는 튜플(행)의 집합으로 볼 수 있으며, 각 튜플은 속성(열)과 값으로 구성된다. 관계형 데이터 모델은 '''E.F. 코드 박사'''(Dr. E.F. Codd)가 1970년에 발표한 논문 “A Relational Model for Large Shared Data Banks”에서 처음 제안되었다. 이 논문은 데이터베이스 분야의 혁신을 가져왔으며, 코드 박사는 이 공로로 '''[[튜링 상|ACM 튜링 상]]'''을 수상했다.

이 형식적 관계 모델은 향후 실제 구현된 DBMS가 출시되고, SQL 표준이 제정되면서 실용적인 현대의 관계형 데이터베이스로 발전하였다.
==관계형 데이터 용어==

=== 스키마 (Schema) ===
릴레이션의 구조(The Schema (or description) of a Relation)

* R(A1, A2, .....An)과 같이 표현된다.
* R = 릴레이션의 이름
** 주로 대문자 Q, R, S를 사용한다.
* A1, A2, ... An은 릴레이션의 '''속성'''들
** 각각의 속성은, 각 속성에 포함될 수 있는 값의 집합인 도메인(Domain)을 가진다.

'''예시'''

* 고객(고객ID, 고객명, 휴대폰번호) 
* 고객 휴대폰번호의 도메인 = 010으로 시작하는 11자리 숫자

=== 튜플 (Tuple) ===
순서가 있는 값의 집합�
*n-튜플은 n개의 순서가 있는 값의 집합이다.
**r(R) = {t1, t2, ..., tn} where each ti is an n-tuple
*< ... > 와 같이 표현되며, 주로 소문자 t, u, v을 사용한다.
**t<sub>i</sub> = <v1, v2, ..., vn> where each v<sub>j</sub> element-of dom(A<sub>j</sub>) 
*각 값은 속성의 도메인에 맞게 들어갈 수 있다.
*'''튜플의 집합'''은 '''릴레이션'''이다.
*'''튜플의 수'''를 '''카디날리티(Cardinality)'''라고 한다.
'''예시'''

* 고객 릴레이션의 튜플은 아래와 같을 수 있다.
* t<sub>i</sub> = < C123, 홍길동, 01012345678 >

=== 도메인 (Domain) ===
속성이 취할 수 있는 원자값들의 집합

* 도메인은 속성들의 취할 수 있는 값들의 논리적인 정의를 가질 수 있다.
** 예시) 휴대폰 번호는 국내에서 개통된 번호를 의미함 
* 도메인은 속성들의 데이터 타입 및 표현 형태를 가질 수 있다.
** 예시) 휴대폰 번호는 "XXX-XXXX-XXXX" 형태로 표현함
* 속성 이름은 관계에서 도메인이 수행하는 역할을 지정한다.
** 예시) "가입일자"와 "탈퇴일자"는 모두 "날짜"라는 도메인을 가지지만 각각 다른 의미의 날짜를 가리킨다.

=== 관계 상태 (State of Relation) ===
속성의 도메인들의 곱집합(cartesian product)의 부분 집합(subset)으로, 특정 시점에 테이블(관계)에 저장된 데이터

* 도메인에 따라 저장될 수 있는 모든 값들 중, 현재 릴레이션 상에 존재하는 값들을 말한다.
* 즉 현재 저장된 데이터를 의미한다.
* 주로 소문자 q, r, s 등으로 표현한다.
** 예시) r(고객)은 고객 릴레이션의 r 상태를 의미함
* r(R) ⊂ dom (A1) X dom (A2) X ....X dom(An) 

=== '''주장 (Assertion)''' ===
데이터베이스에서 표현하는 사실이나 규칙

* 특정 튜플이 데이터베이스의 스키마에 정의된 규칙을 충족하고 있음을 주장

* 데이터베이스의 무결성을 유지하고 데이터가 특정 규칙이나 조건을 따르도록 보장하는 데 사용
** 예시) 특정 테이블에서 <code>EmployeeID</code>가 고유해야 한다는 규칙

=== 술어 (Predicate) ===
튜플의 값들이 충족해야 하는 조건을 정의하는 논리적 표현

* 데이터베이스 쿼리에서 사용되는 조건절(WHERE 절)과 비슷한 개념

* 특정 조건을 만족하는 튜플을 선택하거나 필터링하는 데 사용
** 예시) <code>Age > 18</code>이라는 predicate는 나이가 18세 이상인 튜플만 선택함

=== 속성(Attribute) ===
*릴레이션을 구성하는 각 열
*데이터베이스를 구성하는 가장 작은 논리적 단위
*파일 구조의 데이터 필드
*'''속성의 수 = 디그리(Degree)'''
**n의 디그리를 가진 릴레이션 R은 R(A1, A2, A3, ..., An)으로 표현된다.

=== 인스턴스(Instance) ===
*속성들에 값이 부여되어 튜플을 이룬 형태
*릴레이션에 존재하는 데이터를 지칭
===실용적 용어 (SQL 표준 및 현대 RDBMS에서 사용되는 용어)===
{| class="wikitable"
!이론적 용어
!실용적 용어
|-
|Relation
|테이블(Table)
|-
|Attribute
|칼럼 헤더(Column Header)
|-
|Domain
|칼럼이 가질 수 있는 값들(All possible Column Values)
|-
|Tuple
|행(Row)
|-
|Schema of a Relation
|테이블 정의(Table Definition)
|-
|State of the Relation
|데이터가 삽입된 테이블(Populated Table)
|}

== 표현 ==


==릴레이션의 특징==
*모든 튜플은 서로 다른 값을 가진다.
**동일한 값이 저장될 수 있으나 별개의 값으로 해석
*하나의 릴레이션에서 튜플의 순서는 무의미하다.
**실무적으로 삽입된 순서이지만, 이는 보장되지 않음
*각 속성은 릴레이션 내에서 유일한 이름을 가진다.
*각 속성은 순서를 가질 수 있지만 순서는 중요한 의미를 갖지 않는다.
**관리적 용도로 순서를 정해놓을 수 있지만 데이터의 논리적 성격과 무관
*모든 속성 값은 원자 값(atomic value)을 가진다.
==[[데이터베이스 키]]==
*'''슈퍼 키(Super Key)'''
**어떤 릴레이션의 어떠한 튜플들도 같은 값을 가지지 않는 속성, 또는 속성들의 조합
**유일성 O / 최소성 X
*'''후보 키(Candidate Key)'''
**Tuple을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성들의 부분집합
**유일성 O / 최소성 O
*'''기본 키(Primary Key)'''
**후보키 중 선정된 Key
**중복된 값 X / Not Null / 유일성 O / 최소성 O
*'''대체 키(Alternate Key)'''
**후보 키 중 선정된 기본 키를 뺀 나머지 키들
**유일성 O / 최소성 O
*'''외부 키(Foreign Key)'''
**다른 릴레이션의 Primary Key를 참조하는 속성
**중복된 값 X / Not Null / 유일성 O / 최소성 O
==[[데이터베이스 무결성|무결성 제약 조건]]==
;Integrity Constraint
*'''도메인 제약조건(Domain constraints)'''
**각 속성은 반드시 각 속성의 도메인에 속하는 원자값(atom value)이어야 한다.
**각 칼럼은 그 칼럼의 데이터 타입, 범위에 만족하는 값이어야 한다.
*'''NULL 제약조건(Constraints on NULLS)'''
**각 칼럼은 일반적으론 NULL값을 가질 수 있다.
**NOT NULL로 설정되어 있다면 NULL값을 가질 수 없다.
*'''키 제약조건(Key constraints)'''
**기본 키(Primary key)나 unique 칼럼은 유일성을 가지고 있어야 한다.
*'''개체 무결성 제약조건(Entity integrity constraints)'''
**기본 키(Primary key)는 NULL일 수 없다.
**unique칼럼은 중복되지 않거나, NULL이거나 둘 중 하나이다.
*'''참조 무결성 제약조건(Referential integrity constraints)'''
**참조하는 릴레이션의 튜플들의 외부 키(Foreign key) 속성값은 참조되는 릴레이션 튜플의 기본 키(Primary key) 속성값과 일치하거나 NULL 값을 가져야 한다.
==[[데이터베이스 정규화]]==
*비정규형 : 아래 모든 경우를 만족하지 않는 경우
*1NF : 모든 도메인이 원자값. 한 에트리뷰트에는 하나의 값만 들어가야 한다.
*2NF : 부분적 함수 종속을 제거해야 한다. 즉, 완전 함수적 종속 관계를 만족한다.
*3NF : 이행적 종속 관계를 제거 해야 한다.
*BCNF : 결정자가 모두 후보키인 경우. 어떤 속성도 키가 아닌 속성에 대해서는 완전 종속할 수 없다.
*4NF : 다치 종속성이 제거 되어야 한다.
*5NF : 조인 종속성이 만족 되어야 한다.