2-1장. 데이터 입,출력 구현

2-1장. 데이터 입,출력 구현

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• 2-1장. 데이터 입,출력 구현
  • 스키마 (A)
  • 데이터베이스 설계 순서 (A)
  • 개념적 설계 (A)
  • 논리적 설계 (A)
  • 물리적 설계 (A)
  • 데이터 모델 (A)
  • E-R 다이어그램 (B)
  • 관계형 데이터베이스의 릴레이션 구조 (A)
  • 튜플(Tuple) (A)
  • 속성(Attribute) (A)
  • 도메인(Domain) (B)
  • 후보키(Candidate Key) (A)
  • 기본키(Primary Key) (B)
  • 대체키(Alternate Key) (C)
  • 슈퍼키(Super key) (A)
  • 외래키(Foreign key) (B)
  • 무결성 (A)
  • 관계대수 (B)
  • 순수 관계 연산자 (A)
  • 일반 집합 연산자 (A)
  • 관계해석 (A)
  • 이상(Anomaly) (A)
  • 함수적 종속 (A)
  • 정규화 (B)
  • 정규화 과정 (A)
  • 반정규화(Denomalization) (A)
  • 시스템 카탈로그(System Catalog) (B)
  • 트랜잭션(Transaction) (C)
  • 트랜잭션의 특성 (A)
  • CRUD 분석 (B)
  • 인덱스(Index) (B)

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스키마 (A)

데이터베이스의 구조와 제약조건에 관한 전반적인 명세를 기술 (외개내)

• 외부 스키마 :

  • 각 개인의 입장에서 필요로 하는 데이터베이스의 논리적 구조를 정의

• 개념 스키마

  • 데이터베이스의 전체적인 논리적 구조
  • 모든 응용 프로그램이나 사용자들이 필요로 하는 데이터를 종합한 조직 전체의 데이터베이스, 하나만 존재

• 내부 스키마 :

  • 물리적 저장장치의 입장에서 본 데이터베이스 구조
  • 실제로 저장될 레코드의 형식, 저장 데이터의 항목 표현 방법, 내부 레코드의 물리적 순서 등

데이터베이스 설계 순서 (A)

개논물

• 요구 조건 분석 : 요구 조건 명세서 작성
• 개념적 설계 : 개념 스키마, 트랜잭션 모델링, E-R 모델링
• 논리적 설계 : 목표 DBMS에 맞는 논리 스키마 설계, 트랜잭션 인터페이스 설계
• 물리적 설계 : 목표 DBMS에 맞는 물리적 구조의 데이터로 변환
• 구현 : 목표 DBMS의 DDL(데이터 정의어)로 데이터베이스 생성, 트랜잭션 작성

개념적 설계 (A)

개념적 설계(정보 모델링, 개념화) : 현실 세계에 대한 인식을 추상적으로 표현하는 과정

• 개념 스키마 모델링과 트랜잭션 모델링 병행 수행
• 요구 조건 명세를 E-R 다이어그램으로 작성

논리적 설계 (A)

논리적 설계(데이터 모델링) : 현실 세계에서 발생하는 자료를 특정 DBMS가 지원하는 논리적 자료 구조로 변환(mapping)시키는 과정

• 개념 세계의 데이터를 필드로 기술된 데이터 타입과 이 데이터 타입들 간의 관계로 표현되는 논리적 구조의 데이터로 모델화
• 개념 스키마를 평가 및 정제하고, DBMS에 따라 서로 다른 논리적 스키마를 설계하는 단계

물리적 설계 (A)

물리적 설계(데이터 구조화) : 논리적 설계에서 논리적 구조로 표현된 데이터를 물리적 구조의 데이터로 변환하는 과정

• 데이터베이스 파일의 저장 구조 및 액세스 경로를 결정

데이터 모델 (A)

현실 세계의 정보들을 체계적으로 표현한 개념적 모형 (모델 구제연)

• 구조(Structure) : 논리적으로 표현된 개체 타입들 간의 관계로서 데이터 구조 및 정적 성질 표현
• 연산(Operation) : 데이터베이스에 저장된 실제 데이터를 처리하는 작업에 대한 명세로서 데이터베이스를 조작하는 기본 도구
• 제약 조건(Constraint) : 데이터베이스에 저장될 수 있는 실제 데이터의 논리적인 제약 조건

E-R 다이어그램 (B)

• 사각형 : 개체(엔티티) 타입
• 마름모 : 관계 타입
• 타원 : 속성 타입
• 선, 링크 : 개체 타입과 속성을 연결

관계형 데이터베이스의 릴레이션 구조 (A)

릴레이션(Relation)은 데이터들을 표(Table)의 형태로 표현한 것. 구조를 나타내는 릴레이션 스키마와 실제 값들인 릴레이션 인스턴스로 구성

• 릴레이션 스키마 : 속성들의 집합
• 릴레이션 인스턴스
  • 데이터 개체를 구성하고 있는 속성들에 데이터 타입이 정의되어 구체적인 데이터 값을 가진 것
  • 튜플들의 집합

튜플(Tuple) (A)

릴레이션을 구성하는 각각의 행

• 속성의 모임
• 레코드와 같은 의미
• 튜플의 수 = 카디널리티, 기수, 대응수 (튜카 기대)

속성(Attribute) (A)

데이터베이스를 구성하는 가장 작은 논리적 단위

• 데이터 항목 또는 데이터 필드
• 개체의 특성
• 디그리 또는 차수 (차DA)

도메인(Domain) (B)

하나의 애트리뷰트가 취할 수 있는 같은 타입의 원자값들의 집합

후보키(Candidate Key) (A)

속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별하기 위해 최소의 속성으로만 구성된 속성들의 부분 집합(슈퍼키의 부분 집합)

• 기본키로 사용할 수 있는 속성
• 유일성과 최소성 만족
  • 유일성 : 하나의 키 값으로 하나의 튜플만을 유일하게 식별
  • 최소성 : 키를 구성하는 속성 하나를 제거하면 유일하게 식별할 수 없도록 꼭 필요한 최소의 속성으로 구성

기본키(Primary Key) (B)

후보키 중에서 특별히 선정된 주키(Main Key)

• 중복, NULL 값 불가
• 한 릴레이션에서 특정 튜플을 유일하게 구별할 수 있는 속성

대체키(Alternate Key) (C)

후보키가 둘 이상일 때 기본키를 제외한 나머지 후보키(=보조키)

슈퍼키(Super key) (A)

속성들의 집합으로 구성된 키

• 릴레이션을 구성하는 모든 튜플 중 슈퍼키로 구성된 속성의 집합과 동일한 값은 나타나지 않는다.
• 릴레이션을 구성하는 모든 튜플에 대해 유일성은 만족하지만, 최소성은 만족하지 못한다.
• 테이블 내의 레코드를 유일하게 식별할 수 있는 하나 이상의 속성 조합

외래키(Foreign key) (B)

다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

외래키로 지정되면 참조 릴레이션의 기본키에 없는 값은 입력할 수 없다.

무결성 (A)

데이터베이스에 저장된 데이터 값과 현실 세계의 실제값이 일치하는 정확성

• 개체 무결성 : 기본 테이블의 기본키를 구성하는 어떤 속성도 Null 값이나 중복값을 가질 수 없다
• 참조 무결성 : 외래키 값은 Null이거나 참조 릴레이션의 기본키 값과 동일해야 함. 즉 릴레이션은 참조할 수 없는 외래키 값을 가질 수 없다.

관계대수 (B)

원하는 정보와 그 정보를 검색하기 위해서 어떻게 유도하는가를 기술하는 절차적인 언어

순수 관계 연산자 (A)

• Select : σ(시그마)
• Project : π(파이)
• Join : ⋈
• Division : ÷

일반 집합 연산자 (A)

• 합집합(UNION)
  • 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 합집합
  • 중복되는 튜플 제거
  • 합집합의 카디널리티(튜플 수)는 두 릴레이션 카디널리티의 합보다 크지 않다
• 교집합(INTERSECTION)
  • 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 교집합
  • 교집합의 카디널리티는 두 릴레이션 중 카디널리티가 적은 릴레이션의 카디널리티보다 크지 않다.
• 차집합(DIFFERENCE)
  • 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 차집합
• 교차곱(CARTESIAN PRODUCT)
  • 두 릴레이션에 있는 튜플들의 순서쌍
  • 디그리가 두 릴레이션의 디그리(속성 수)를 더한 것과 같고, 카디널리티(튜플 수)는 두 릴레이션의 카디널리티를 곱한 것과 같다

관계해석 (A)

관계 데이터의 연산을 표현하는 방법

• 코드가 수학의 Predicate Calculus(술어 해석)에 기반을 두고 관계 데이터베이스를 위해 제안
• 원하는 정보가 무엇이라는 것만 정의하는 비절차적 특성

이상(Anomaly) (A)

데이터들이 불필요하게 중복되어 릴레이션 조작 시 예기치 않게 발생하는 곤란한 현상

• 삽입 이상 : 테이블에 데이터를 삽입할 때 의도와는 상관없이 원하지 않은 값들로 인해 삽입할 수 없게 되는 현상

• 삭제 이상 : 테이블에서 튜플을 삭제할 때 의도와는 상관없는 값들도 함께 삭제되는, 즉 연쇄 삭제가 발생하는 현상

• 갱신 이상 : 속성 값을 갱신할 때 일부 튜플의 정보만 갱신되어 정보에 불일치성이 생기는 현상

함수적 종속 (A)

• 함수적 종속(Functional Dependency)
  • 속성 X의 값 각각에 대해 항상 속성 Y의 값이 오직 하나만 연관되어 있을 때 Y는 X에 함수적 종속 또는 X가 Y를 함수적으로 결정한다고 하고, X -> Y 로 표현한다.
• 완전 함수적 종속(Full Functional Dependency)
  • 속성 Y가 다른 속성 집합 X 전체에 대해 함수적 종속이면서 속성 집합 X의 어떠한 진부분 집합 Z에도 함수적 종속이 아닐 때 속성 Y는 속성 집합 X에 완전 함수적 종속이다.
  • 속성 집합 X 전체가 속성 Y를 결정
• 부분 함수적 종속(Partial Functional Dependency)
  • 속성 Y가 다른 속성 집합 X 전체에 대해 함수적 종속이면서 속성 집합 X의 임의의 진부분 집합에 대해 함수적 종속일 때, 속성 Y는 속성 집합 X에 부분 함수적 종속이라고 한다.
  • 속성 집합 X 전체와 부분이 속성 Y를 결정
• 이행적 함수적 종속(Transitive Functional Dependency)
  • X->Y이고 Y->Z 일 때 X->Z

정규화 (B)

테이블의 속성들이 상호 종속적인 관계를 갖는 특성을 이용하여 테이블을 무손실 분해하는 과정

• 목적 : 가능한 한 중복을 제거하여 삽입, 삭제, 갱신 이상의 발생 가능성을 줄이는 것

정규화 과정 (A)

• 제 1정규형 :
  • 도메인이 원자값
  • 테이블의 모든 속성의 도메인이 원자 값으로만 되어 있는 정규형(다중값 속성을 분리)
• 제 2정규형 :
  • 부분적 함수 종속 제거
  • 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대하여 완전 함수적 종속을 만족
• 제 3정규형 :
  • 이행적 함수 종속 제거
  • 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대해 이행적 함수적 종속을 만족하지 않음
• BCNF :
  • 결정자이면서 후보키가 아닌 것 제거
  • 모든 결정자가 후보키
• 제 4정규형
  • 다치 종속 제거
  • 다중 값 종속 A->B가 존재할 경우 테이블의 모든 속성이 A에 함수적 종속 관계를 만족하는 정규형
• 제 5정규형
  • 조인 종속성 이용
  • 조인 종속이 테이블의 후보키를 통해서만 성립

반정규화(Denomalization) (A)

정규화된 데이터 모델을 의도적으로 통합, 중복, 분리하여 정규화 원칙을 위배하는 행위

시스템 카탈로그(System Catalog) (B)

다양한 객체에 관한 정보를 포함하는 시스템 데이터베이스

트랜잭션(Transaction) (C)

데이터베이스의 상태를 변환시키는 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위 또는 한꺼번에 모두 수행되어야 할 일련의 연산

• 데이터베이스 시스템에서 병행 제어 및 회복 작업 시 처리되는 작업의 논리적 단위
• 사용자가 시스템에 대한 서비스 요구 시 시스템이 응답하기 위한 상태 변환 과정의 작업 단위

트랜잭션의 특성 (A)

• Atomicity(원자성) : 트랜잭션의 연산은 데이터베이스에 모두 반영되도록 완료(Commit)되든지 아니면 전혀 반영되지 않도록 복구(Rollback)
• Consistency(일관성) : 트랜잭션이 그 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성 있는 데이터베이스 상태로 변함
• Isolation(독립성, 격리성, 순차성) : 둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되는 경우 어느 하나의 트랜잭션 실행 중에 다른 트랜잭션의 연산이 끼어들 수 없음
• Durability(영속성, 지속성) : 성공적으로 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템이 고장나더라도 영구적으로 반영되어야 함

CRUD 분석 (B)

프로세스와 테이블 간에 CRUD 매트릭스를 만들어서 트랜잭션을 분석

인덱스(Index) (B)

데이터 레코드를 빠르게 접근하기 위해 <키 값, 포인터> 쌍으로 구성되는 데이터 구조

• 파일의 레코드에 빠르게 액세스 가능