⚡ 정보처리기사 실기 준비 3

💾 데이터 입·출력 구현 (1)

1. DBMS

   • 사용자의 요구에 따라 정보를 생성해주고, 데이터베이스를 관리해주는 소프트웨어
   • 정의 기능, 조작 기능, 제어 기능 (D,M,C)

2. 스키마

   • 데이터베이스의 구조와 제약조건에 관한 전반적인 명세를 기술한 것

   • 종류	내용
     외부 스키마	사용자나 응용 프로그래머가 각 개인의 입장에서 필요로 하는 데이터베이스의 논리적 구조를 정의한 것
     개념 스키마	데이터베이스의 전체적인 논리적 구조, 하나만 존재
     내부 스키마	물리적 저장장치의 입장에서 본 데이터베이스 구조

3. 데이터베이스 설계 순서

   • 요구조건 분석 - 개념적 설계 - 논리적 설계 - 물리적 설계 - 구현

4. 개념적 설계

   • 정보의 구조를 얻기 위해서 현실 세계의 무한성과 계속성을 이해하고, 다른 사람과 통신하기 위하여 현실 세계에 대한 인식을 추상적 개념으로 표현하는 과정
   • 개념 스키마 모델링과 트랜잭션 모델링을 병행 수행
   • ERD 작성

5. 논리적 설계

   • 현실 세계에서 발생하는 자료를 컴퓨터가 이해하고 처리할 수 있는 물리적 저장장치에 저장할 수 있도록 변환하기 위해 특정 DBMS가 지원하는 논리적 자료 구조로 변환시키는 과정
   • 개념 스키마를 평가 및 정제, DBMS에 따라 서로 다른 논리적 스키마를 설계

6. 물리적 설계

   • 논리적 설계에서 논리적 구조로 표현된 데이터를 디스크 등의 물리적 저장장치에 저장할 수 있는 물리적 구조의 데이터로 변환하는 과정
   • 저장 레코드의 형식, 순서, 접근 경로 등의 정보를 사용하여 데이터가 컴퓨터에 저장되는 방법을 묘사

7. 데이터 모델

   • 현실 세계의 정보들을 컴퓨터에 표현하기 위해서 단순화, 추상화하여 체계적으로 표현한 개념적 모형

   • 요소	내용
     구조	논리적으로 표현된 개체 타입들 간의 관계
     연산	데이터베이스에 저장된 실제 데이터를 처리하는 작업에 대한 명세
     제약 조건	데이터베이스에 저장될 수 있는 실제 데이터의 논리적인 제약 조건

8. E-R 다이어그램

   • 기호	의미
     사각형	개체 타입
     마름모	관계 타입
     타원	속성
     이중 타원	다중 값 속성
     밑줄 타원	기본키 속성
     복수 타원	복합 속성
     관계	1:1 등의 개체 간 관계에 대한 대응 수를 선 위에 표시
     선, 링크	개체 타입과 속성을 연결

   

예시 출처

9. 관계형 데이터베이스의 릴레이션 구조

   • 릴레이션: 데이터들을 표의 형태로 표현한 것으로, 구조를 나타내는 릴레이션 스키마와 실제 값들인 릴레이션 인스턴스로 구성
   • 릴레이션 인스턴스: 데이터 개체를 구성하고 있는 속성들에 데이터 타입이 정의되어 구체적인 데이터 값을 가진 것

   

예시 출처

10. 튜플

    • 릴레이션을 구성하는 각각의 행
    • 튜플의 수를 카디널리티 또는 기수, 대응수라고 함

11. 속성

    • 데이터베이스를 구성하는 가장 작은 논리적 단위
    • 개체의 특성을 기술
    • 속성의 수를 디그리 또는 차수라고 함

12. 도메인

    • 하나의 애트리뷰트가 취할 수 있는 같은 타입의 원자값들의 집합
    • 실제 애트리뷰트 값이 나타날 때 그 값의 합법 여부를 시스템이 검사하는 데에도 이용

13. 후보키

    • 릴레이션을 구성하는 속성들 중에서 튜플을 유일하게 식별하기 위해 사용되는 속성들의 부분집합

    • 기본키로 사용할 수 있는 속성들

    • 유일성과 최소성을 모두 만족시켜야 함

    • 유일성	하나의 키 값으로 하나의 튜플만을 유일하게 식별할 수 있어야 한다
      최소성	키를 구성하는 속성 하나를 제거하면 유일하게 식별할 수 없도록 꼭 필요한 최소의 속성으로 구성되어야 한다

14. 기본키(PK)

    • 후보키 중에서 특별히 선정된 주키
    • 중복된 값 금지, NULL 값 금지

15. 대체키(보조키)

    • 후보키가 둘 이상일 때 기본키를 제외한 나머지 후보키

16. 슈퍼키

    • 한 릴레이션 내에 있는 속성들의 집합으로 구성된 키
    • 릴레이션을 구성하는 모든 튜플 중 슈퍼키로 구성된 속성의 집합과 동일한 값은 나타나지 않음
    • 모든 튜플에 대해 유일성은 만족하지만 최소성은 만족하지 못함

17. 외래키(FK)

    • 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성 또는 속성들의 집합

18. 무결성

    • 데이터베이스에 저장된 데이터 값과 그것이 표현하는 현실 세계의 실제값이 일치하는 정확성

    • 개체 무결성	기본 테이블의 기본키를 구성하는 어떤 속성도 Null 값이나 중복값을 가질 수 없다
      참조 무결성	릴레이션은 참조할 수 없는 외래키 값을 가질 수 없다

19. 관계 대수

    • 관계형 데이터베이스에서 원하는 정보와 그 정보를 검색하기 위해서 어떻게 유도하는가를 기술하는 절차적인 언어
    • 릴레이션을 처리하기 위해 연산자와 연산 규칙을 제공하며, 피연산자와 연산 결과가 모두 릴레이션
    • 질의에 대한 해를 구하기 위해 수행해야 할 연산의 순서를 명시

20. 순수 관계 연산자

    • 이름	설명	기호
      Select(수평 연산)	릴레이션에 존재하는 튜플 중에서 선택 조건을 만족하는 튜플의 부분집합을 구하여 새로운 릴레이션을 만드는 연산	σ
      Project(수직 연산자)	주어진 릴레이션에서 속성 리스트에 제시된 속성 값만을 추출하여 새로운 릴레이션을 만드는 연산	π
      Join	공통 속성을 중심으로 두 개의 릴레이션을 하나로 합쳐서 새로운 릴레이션을 만드는 연산	⋈
      Division	Y가 X의 부분집합인 두 개의 릴레이션 R(X)와 S(Y)가 있을 때, R의 속성이 S의 속성값을 모두 가진 튜플에서 S가 가진 속성을 제외한 속성만을 구하는 연산	÷

21. 일반 집합 연산자

    • 이름	설명	기호
      Union(합집합)	두 릴레이션에 존재하는 튜플의 합집합을 구하되, 결과로 생성된 릴레이션에서 중복되는 튜플은 제거되는 연산	∪
      Intersection(교집합)	두 릴레이션에 존재하는 튜플의 교집합을 구하는 연산	∩
      Difference(차집합)	두 릴레이션에 존재하는 튜플의 차집합을 구하는 연산	-
      Cartesian Product(교차곱)	두 릴레이션에 있는 튜플들의 순서쌍을 구하는 연산, 교차곱의 디그리는 두 릴레이션의 디그리를 더한 것과 같고, 카디널리티는 두 릴레이션의 카디널리티를 곱한 것과 같음	x

22. 관계해석

    • 관계 데이터의 연산을 표현하는 방법
    • 원하는 정보가 무엇이라는 것만 정의하는 비절차적 특성을 지님
    • 원하는 정보를 정의할 때는 계산 수식을 사용

23. 이상(Anomaly)

    • 데이터베이스 내에 데이터들이 불필요하게 중복되어 릴레이션 조작 시 예기치 않게 발생하는 곤란한 현상

    • 삽입 이상	의도와는 상관없이 원하지 않은 값들로 인해 테이블에 데이터를 삽입할 수 없게 되는 현상
      삭제 이상	테이블에서 튜플을 삭제할 때 의도와는 상관없는 값들이 연쇄 삭제되는 현상
      갱신 이상	테이블에서 튜플에 있는 속성 값을 갱신할 때 일부 튜플의 정보만 갱신되어 정보에 불일치성이 생기는 현상

24. 함수적 종속

    • 함수적 종속(Functional Dependency)	속성 X의 값 각각에 대해 항상 속성 Y의 값이 오직 하나만 연관되어있을 때 Y는 X에 함수적 종속된다고 함, X → Y
      완전 함수적 종속(Full ")	속성 집합 X 전체에 대해 함수적 종속이면서 X의 다른 진부분 집합 중 어떤 집합에도 함수적 종속이 아닐 때를 말함
      부분 함수적 종속(Partial ")	완전 함수적 종속과 다르게 전체에 종속이면서 일부에도 함수적 종속일 때를 말함
      이행적 함수적 종속(Transitive ")	X → Y 이고, Y → Z일 때, X → Z를 만족하는 관계

25. 정규화

    • 테이블의 속성들이 상호 종속적인 관계를 갖는 특성을 이용하여 테이블을 무손실 분해하는 과정
    • 가능한 한 중복을 제거하여 이상 발생 가능성을 줄이는 것을 목표로 함

26. 정규화 과정

    참고

    • 제 1 정규형: 테이블의 모든 속성 값이 원자 값으로만 되어 있는 정규형
    • 제 2 정규형: 테이블이 제 1 정규형이고, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대하여 완전 함수적 종속을 만족하는 정규형
    • 제 3 정규형: 테이블이 제 2 정규형이고, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대해 이행적 함수적 종속을 만족하지 않는 정규형
    • BCNF: 테이블에서 모든 결정자가 후보키인 정규형, 제 3 정규형에 후보키가 여러 개 존재하고, 이러한 후보키들이 서로 중첩되어 나타나는 경우에 적용 가능
    • 제 4 정규형: 테이블에 다중 값 종속 A →→ B가 존재할 경우 테이블의 모든 속성이 A에 함수적 종속 관계를 만족하는 정규형
    • 제 5 정규형: 테이블의 모든 조인 종속이 테이블의 후보키를 통해서만 성립되는 정규형

    💡 다중 값 종속(다치 종속)
    A, B, C 3개의 속성을 가진 테이블 R에서 어떤 복합 속성(A, C)에 대응하는 B 값의 집합이 A 값에만 종속되고 C 값에는 무관하면, B는 A에 다중 값 종속이라 함

    💡 조인 종속
    어떤 테이블 R의 속성에 대한 부분 집합 X, Y, ..., Z가 있을 때 만약 테이블 R이 자신의 프로젝션 X, Y, ..., Z를 모두 조인한 결과와 동일한 경우 테이블 R은 조인 종속 JD(X, Y, ..., Z)를 만족한다고 함

27. 정규화 과정 정리(도부이결다조)

    • 비정규 릴레이션 → 1NF → 2NF → 3NF → BCNF → 4NF → 5NF

    • 도메인이 원자값 → 부분적 함수 종속 제거 → 이행적 함수 종속 제거 → 결정자이면서 후보키가 아닌 것 제거 → 다치 종속 제거 → 조인 종속성 이용

28. 반정규화

    • 시스템의 성능을 향상하고 개발 및 운영의 편의성 등을 높이기 위해 정규화 된 데이터 모델을 의도적으로 통합, 중복, 분리하여 정규화 원칙을 위배하는 행위

29. 중복 테이블 추가

    • 작업의 효율성을 향상시키기 위해 테이블을 추가하는 것
    • 집계 테이블, 진행 테이블, 특정 부분만을 포함하는 테이블의 추가로 이루어짐

30. 시스템 카탈로그

    • 시스템 그 자체에 관련이 있는 다양한 객체에 관한 정보를 포함하는 시스템 데이터베이스
    • 시스템 카탈로그 내의 각 테이블은 사용자를 포함하여 DBMS에서 지원하는 모든 데이터 객체에 대한 정의나 명세에 관한 정보를 유지 관리하는 시스템 테이블임
    • 카탈로그들이 생성되면 데이터 사전에 저장되기 때문에 좁은 의미로 카탈로그를 데이터 사전이라고 함

31. 트랜잭션

    • 데이터베이스의 상태를 변환시키는 하나의 논리적 기능을 수행하기 위한 작업의 단위 또는 한꺼번에 모두 수행되어야 할 일련의 연산들
    • 데이터베이스 시스템에서 병행 제어 및 회복 작업 시 처리되는 작업의 논리적 단위로 사용

32. 트랜잭션의 특성(원일독영)

    • 특성	의미
      원자성	트랜잭션의 연산은 데이터베이스에 모두 반영되도록 완료되든지 아니면 복구되어야 함
      일관성	트랜잭션이 그 실행을 성공적으로 완료하면 언제나 일관성 있는 데이터베이스 상태로 변환함
      독립성, 격리성, 순차성	둘 이상의 트랜잭션이 동시에 병행 실행되는 경우 어느 하나의 트랜잭션 실행 중에 다른 트랜잭션의 연산이 끼어들 수 없음
      영속성, 지속성	성공적으로 완료된 트랜잭션의 결과는 시스템이 고장나더라도 영구적으로 반영되어야 함

33. CRUD 분석

    • 프로세스와 테이블 간에 CRUD 매트릭스를 만들어서 트랜잭션을 분석하는 것

34. 인덱스

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