제 4 장 관계 데이타 모델과 관계 데이타베이스 제약조건

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1 제 4 장 관계 데이타 모델과 관계 데이타베이스 제약조건
제 4 장 관계 데이타 모델과 관계 데이타베이스 제약조건 Fundamentals of Database Systems R. A. Elmasri and S. B. Navathe Copyright© 황규영 홍의경 음두헌 박영철 김진호 조완섭

2 Fundamentals of Database Systems
내 용 4.1 관계모델의 개념 4.2 관계 제약조건과 관계형 데이타베이스 스키마 4.3 갱신 연산과 제약조건의 위반 처리 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.1 관계모델의 개념 관계 모델에서 데이타베이스는 릴레이션(테이블)들의 모임으로 표현됨 릴레이션은 투플 (행, 레코드)들의 집합으로 표현됨 투플은 애트리뷰트 (컬럼, 필드, 혹은 속성)들로 구성됨 ER 모델과의 비교 행 : 엔티티 혹은 관계에 해당하는 사실을 표현함 열 : 애트리뷰트들을 표시함 관계 모델의 용어 행 : 투플 열 : 애트리뷰트(속성) 테이블 : 릴레이션 Ch6 Fundamentals of Database Systems

4 [그림 4.1] STUDENT 릴레이션의 애트리뷰트와 투플들
Benjamin Bayer Katherine Ashly Dick Davidson Charles Cooper Barbara Benson Name SSN HomePhone Address OfficePhone Age GPA null 2918 BlueBonnet Lane 125 Kirby Road 3452 Elgin Road 265 Lark Lane 7384 Fontana Lane 19 18 25 28 3.21 2.89 3.53 3.93 3.25 릴레이션의 이름 애트리뷰트 투플 애트리뷰트의 값 애트리뷰트 이름 [그림 4.1] STUDENT 릴레이션의 애트리뷰트와 투플들 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.1.1 도메인, 투플, 애트리뷰트, 릴레이션 릴레이션과 연관된 용어들 도메인(domain): 원자 값들(atomic values)의 집합 USA_phone_numbers : 미국에서 사용하는 10자리 전화번호들의 집합 Names : 개인의 이름들의 집합 Age : 16~60 사이의 사원들의 나이(정수) => 도메인은 실제 데이터 타입으로 명시함 (int, char(10), …) 릴레이션 스키마(Relation schema) 릴레이션 이름 R과 애트리뷰트 Ai 들의 집합으로 R(A1, A2, ..., An) 로 표기함 예: STUDENT(Name,SSN,BirthDate,Addr) 릴레이션의 차수(degree): 릴레이션의 애트리뷰트 갯수 릴레이션 R(A1, A2, ..., An)의 투플 t : n-투플이라고 부름 값들의 (순서화된) 집합 t = <v1, v2, ..., vn>; 값 vi는 dom(Ai)의 한 원소임; R에 대한 릴레이션 혹은 릴레이션 인스턴스(Relation instance) r(R) 투플의 집합; r(R) = {t1, t2, ..., tm} r(R) ⊆ dom(A1)×...× dom(An) // r(R) 은 실세계의 특정 상태를 반영 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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릴레이션의 특성 릴레이션에서 투플의 순서는 의미가 없음 집합에서 원소의 순서가 무의미한 것과 마찬가지 임 각 투플 내에서의 값들의 순서 n-투플은 n 개 값의 리스트이며, 한 투플 내에서 값들의 순서는 중요함 (리스트에서 원소의 순서는 중요한 의미를 가짐) 그러나 각 애트리뷰트와 값이 서로 대응될 수 있다면 애트리뷰트 값들의 순서는 중요하지 않을 수 있음; 예를들어, 하나의 투플을 (<애트리뷰트>, <값>) 쌍들의 집합으로 간주하면 애트리뷰트와 값은 서로 대응될 수 있으며, 값의 순서는 중요하지 않음 투플 내의 필드값 나눌 수 없는 원자 값들(atomic values)임 값을 알 수 없거나 해당되는 값이 없을 때에는 null 이라는 특수 값을 사용함 ER 모델에서의 다치 애트리뷰트나 복합 애트리뷰트는 관계모델에서는 허용되지 않음 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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관계 모델의 표기 차수가 n인 릴레이션 스키마 R은 R(A1, A2, ..., An)으로 표기한다. 릴레이션 r(R)의 n-투플 t는 t = <v1, v2, ..., vn>으로 표기한다. 여기서 vi는 애트리뷰트 Ai의 값이다. t[Ai] 또는 t.Ai는 t에서 애트리뷰트 Ai의 값 vi를 가리킨다. 투플 t의 구성 요소 값(component value)을 t[Ai] = vi (투플 t에 대한 애트리뷰트 Ai의 값)로 표기한다. 마찬가지로, t[Au, Av, ..., Aw]는 애트리뷰트 Au, Av, ..., Aw 의 값을 포함하는 부(sub)-투플을 가리킨다. 대문자 Q, R, S 등은 릴레이션 이름을 나타낸다. 소문자 q, r, s 등은 릴레이션 상태를 나타낸다. 소문자 t, u, v 등은 투플을 나타낸다. 일반적으로, STUDENT처럼 릴레이션 스키마의 이름은 릴레이션의 현재 투플들의 집합, 즉 현재의 릴레이션 상태를 가리키고, 반면에 STUDENT(Name, SSN, ...)는 릴레이션 스키마를 가리킨다. 서로 다른 릴레이션에서 동일한 이름의 애트리뷰트를 사용할 수 있으며, 이 경우 애트리뷰트 이름 앞에 릴레이션 이름을 붙여서 서로를 구분한다. STUDENT.Name, Faculty.name, Employee.name Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.2 관계 제약조건과 관계형 데이타베이스 스키마 제약조건은 모든 릴레이션 인스턴스들이 만족해야 하는 조건임 주요 제약조건 도메인 제약 조건(domain constraints) 키 제약조건(key constraints) 엔티티 무결성 제약조건(entity integrity constraints) 참조 무결성 제약조건(referential integrity constraints) 이 절의 구성 4.2.1 도메인 제약조건 4.2.2 키 제약조건 4.2.3 관계 데이타베이스 스키마와 무결성 제약조건 4.2.4 엔티티 무결성 제약조건, 참조 무결성 제약조건, 외래키 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.2.1 도메인 제약 조건 각 애트리뷰트 A의 값은 반드시 A의 도메인 dom(A)에 속하는 원자값이어야 함 도메인과 관련된 데이터 타입 정수, 실수와 같은 표준 숫자형 문자, 고정길이 문자열, 가변길이 문자열 날짜, 시간 화폐단위 메모 등 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.2.2 키 제약조건과 널 R의 수퍼키(superkey) R의 애트리뷰트 집합 SK로서 다음의 성질을 만족해야 함 모든 유효한 릴레이션 인스턴스 r(R)에서 어떠한 두 투플도 동일한 SK 값을 갖지 않아야 함 ; 즉, r(R) 내의 임의의 서로 다른 두 투플 t1과 t2에 대해 t1[SK] ≠ t2[SK]이어야 함 R의 키(key) “최소” 수퍼키; 즉, 수퍼키들 중에서 수퍼키 K를 구성하는 어느 한 애트리뷰트라도 빠지면 수퍼키가 될 수 없는 수퍼키 K를 의미함 예제: CAR 릴레이션 스키마 CAR(State, Reg#, SerialNo, Make, Model, Year)는 두개의 키 Key1 = {State, Reg#}, Key2 = {SerialNo}를 가지며, 이들은 동시에 수퍼키이다. {SerialNo, Make}는 수퍼키이나 키는 아니다. 기본 키 (primary key) 릴레이션이 여러 개의 후보키(candidate key)를 가지면 이중 하나를 임의로 선택하여 기본키(primary key)로 지정함 기본키를 구성하는 애트리뷰트는 밑줄로 표시함 애트리뷰트의 값으로 널의 허용 여부도 중요한 제약 조건임 Ch6 Fundamentals of Database Systems

11 4.2.3 관계 데이타베이스와 관계 데이타베이스 스키마
관계형 데이타베이스 스키마 동일한 데이타베이스에 속하는 릴레이션 스키마들의 집합 S와 무결성 제약조건 IC로 구성됨 릴레이션 스키마 집합 S를 데이타베이스 이름이라고 정의함 S = {R1, R2, ..., Rn} 데이타베이스 스키마 S의 관계 데이타베이스 상태 (혹은 인스턴스) 릴레이션 상태들의 집합 예제 Company = {Employee, Department, Dept_locations, Projects, Works_On, Dependent}는 관계 데이타베이스 스키마이고 (그림 6.5), 그림 6.6은 Company 스키마에 해당하는 관계 데이타베이스 상태를 보여준다 Ch6 Fundamentals of Database Systems

12 [그림 4.5] 기본키에 밑줄을 그은 COMPANY 관계 데이타베이스 스키마
FNAME MINIT LNAME SSN BDATE ADDRESS SEX SALARY SUPERSSN DNO EMPLOYEE DNAME DNUMBER MGRSSN MGRSTARTDATE DEPARTMENT DLOCATION DEPT_LOCATION PNAME PNUMBER PLOCATION DNUM PROJECT ESSN PNO HOURS WORKS_ON DEPARTMENT_NAME DEPENDENT RELATIONSHIP [그림 4.5] 기본키에 밑줄을 그은 COMPANY 관계 데이타베이스 스키마 Ch6 Fundamentals of Database Systems

13 [그림 4.6] COMPANY 스키마의 관계 데이타베이스 상태
EMPLOYEE FNAME John Franklin Alicia Jennifer Ramesh Joyce Ahmad James MINIT B T J S K A V E LNAME Smith Wong Zelaya Wallace Narayn English Jabbar Borg SSN BDATE 09-JAN-55 08-DEC-45 19-JUL-58 20-JUN-31 15-SEP-52 31-JUL-62 29-MAR-59 10-NOV-27 ADDRESS 731 Fondren, Houston, TX 638 Voss, Houston, TX 3321 Castle, Spring, TX 291 Berry, Bellaire, TX 975 Fire Oak, Humble, TX 5631 Rice, Houston, TX 980 Dallas, Houston, TX 450 Stone, Houston, TX SEX M F SALARY 30000 40000 25000 43000 38000 55000 SUPERSSN null DNO 5 4 1 DEPARTMENT DNAME Research Administration Headquarters DNUMBER MGRSSN MGRSTARTDATE 22-MAY-78 01-JAN-85 19-JUN-71 DEPT_LOCATIONS DLOCATION Houston Stafford Bellaire Sugarland [그림 4.6] COMPANY 스키마의 관계 데이타베이스 상태 Ch6 Fundamentals of Database Systems

14 [그림 4.6] COMPANY 스키마의 관계 데이타베이스 상태 (cont.)
PROJECT PNAME ProductX ProductY ProductZ Computerization Reorganization Newbenefits PNUMBER 1 2 3 10 20 30 PLOCATION Bellaire Sugarland Houston Stafford DNUM 5 4 1 WORKS_ON ESSN PNO 1 2 3 10 20 30 HOURS 32.5 7.5 40.0 20.0 10.0 30.0 35.0 5.0 15.0 null DEPENDENT ESSN DEPENDENT_NAME Alice Theodore Joy Abner Michael Allice Elizabeth SEX F M BDATE 05-APR-76 25-OCT-73 03-MAY-48 29-FEB-32 01-JAN-78 32-DEC-78 05-MAY-57 RELATIONSHIP DAUGHTER SON SPOUSE [그림 4.6] COMPANY 스키마의 관계 데이타베이스 상태 (cont.) Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.2.4 엔티티 무결성, 참조 무결성 제약조건, 외래키 엔티티 무결성 제약 조건 어떠한 기본 키 값도 널 값을 가질 수 없다는 제약 조건임 기본키가 각 투플들을 식별하는 데에 이용되기 때문임 참고: R의 기본키에 속하지 않는 애트리뷰트들도 null 값을 가질 수 없도록 제한할 수 있음; 릴레이션의 속성을 정의할 때 not null임을 명시 참조 무결성 제약 조건 하나의 릴레이션 R에서 속성 F의 값으로 다른 릴레이션 S의 기본 키 P 값을 참조하는 경우에 R과 S는 참조 무결성 제약 조건을 가진다고 함; 이 때, F의 값은 널을 가질 수 있음 t1[F] = t2[P]이면 R의 투플 t1이 S의 투플 t2를 참조한다(reference)고 하며, F를 외래키 (foreign key)라고 부름; R을 참조한(referencing) 릴레이션, S를 참조된(referenced) 릴레이션이라고 부름 앞의 제약조건들은 하나의 릴레이션에 대한 제약 조건이지만, 참조 무결성은 두 릴레이션에 대한 제약조건임을 유의해야 함 관계형 데이타베이스 스키마에서 참조 무결성 제약조건은 R1.FK에서 R2로의 화살표로 표시함 Ch6 Fundamentals of Database Systems

16 외래키는 동일한 릴레이션의 애트리뷰트를 참조할 수도 있음
EMPLOYEE FNAME MINIT LNAME SSN BDATE ADDRESS SEX SALARY SUPERSSN DNO DEPARTMENT DNAME DNUMBER MGRSSN MGRSTARTDATE DEPT_LOCATION DNUMBER DLOCATION PROJECT PNAME PNUMBER PLOCATION DNUM WORKS_ON ESSN PNO HOURS DEPENDENT ESSN DEPARTMENT_NAME SEX BDATE RELATIONSHIP [그림 4.7] COMPANY 데이타베이스 스키마에 표시된 참조 무결성 제약 조건들 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.3 갱신 연산과 제약조건 위반의 처리 릴레이션에 대한 기본 갱신 연산들 삽입, 삭제, 수정 갱신 연산을 실행하는 경우 스키마에 정의된 무결성 제약 조건을 위반하지 않아야 함 삽입연산 – 네가지 제약 조건을 위반할 수 있음 삽입되는 투플 t에서 애트리뷰트의 값이 도메인에 없으면 도메인 제약 조건을 위반함 t에서 기본 키의 값이 다른 투플에서 이미 존재한다면 키 제약 조건을 위반하며, 널이면 엔티티 제약 조건을 위반함 t에서 외래 키의 값이 참조되는 릴레이션의 키 값으로 존재하지 않는다면 참조 제약 조건을 위반함 제약 조건을 위반하면 그 삽입을 거부하거나 그 위반 사실을 사용자에게 알려야 함 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.3 갱신 연산과 제약조건 위반의 처리 삭제연산 투플이 삭제되는 경우 다른 테이블에서 참조하고 있는지 검사하여 그렇지 않는 경우에만 삭제함 (참조 무결성) 삭제 연산이 참조 무결성 제약 조건을 위반하는 경우 취할 수 있는 세가지 옵션 삭제를 거부 삭제되는 투플을 참조하는 투플들까지 모두 삭제 (연쇄 삭제) 삭제되는 투플을 참조하는 투플에서 외래키 값을 널로 바꾸거나 다른 유효한 투플을 참조하도록 변경 위의 세가지 옵션 중 사용자가 응용의 특성에 적합한 것을 선택하도록 하는 것이 바람직함 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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4.3 갱신 연산과 제약조건 위반의 처리 갱신연산 갱신 연산은 기본적으로 “삭제 후 삽입” 연산으로 간주할 수 있으므로 삽입과 삭제시의 문제점이 모두 나타남 기본 키나 외래키가 아닌 애트리뷰트 값의 변경은 문제가 없음 Ch6 Fundamentals of Database Systems

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요 약 관계모델의 개념 용어 정의 관계 제약조건과 관계형 데이타베이스 스키마 도메인 제약 조건, 키 제약조건, 엔티티 무결성 제약조건, 참조 무결성 제약조건 스키마는 릴레이션의 집합과 제약 조건 집합으로 구성됨 갱신 연산과 제약조건의 위반 처리 릴레이션에 투플을 삽입하거나 삭제 변경할 때 제약조건을 만족하는지 검사 Ch6 Fundamentals of Database Systems