2장. 관계형 데이터 모델

학습 목표

• 관계형 데이터 모델의 핵심 개념을 이해한다
• 관계, 속성, 도메인의 개념을 파악한다
• 키(Key)의 종류와 역할을 학습한다
• 참조 무결성 제약조건을 이해한다
• 관계 대수의 기본 연산을 익힌다

2.1 관계형 데이터 모델

개요

• 관계형 데이터 모델은 1970년 수학자 E.F.Codd에 의하여 최초로 제안
• 관계형 데이터 모델은 데이터베이스를 관계의 무결성 제약의 응용으로 표현

관계 예제

Student 관계의 예

• student 관계의 예제
• 관계형 데이터 모델에서 의미하는 관계는 테이블 형태
• student는 7개의 속성과 5개의 튜플을 가지고 있음

동일한 용어

• 관계 = 테이블, 릴레이션 = 레코드, 속성 = 칼럼

속성

• 각 속성은 속성 값으로 허용할 수 있는 원자 값들의 집합을 가지며, 이를 도메인이라고 함
• 속성 값은 해당 도메인의 원소
• 속성 도메인에 속하는 값은 원자값이어야 함
• 각 도메인은 null 값이 속하는 것을 의미하는 null 값을 포함할 수 있다고 가정

모든 속성 값은 원자 값이어야 한다

• 관계형 모델에서 모든 속성 값은 원자 값이어야 함(더 이상 분해될 수 없는 값)
• 정수, 실수, 문자, 문자열, 시간, 날짜, 타임스탬프 등을 원자 값으로 분류
• 집합, 백, 리스트는 원자 값이 아님
• 집합은 중복 없음, 순서 없음
• 백은 중복 허용, 순서 없음
• 리스트는 중복 허용, 순서 있음

관계 스키마 및 인스턴스

관계 스키마

• 관계 스키마는 관계 이름과 속성명 나열을 의미
• 관계 인스턴스는 관계 스키마가 정의되면 거기에 적합한 값들의 조합

student 관계의 예

student(sID, name, gender, deptName, year, GPA, totalCredit)은 관계 스키마이며, 관계 인스턴스는 5개의 튜플이다.

관계형 데이터베이스

• 관계형 데이터베이스 시스템에서 데이터베이스는 관계들의 집합으로 구성되고 정의
• 무결성 제약은 다양한 형태가 존재
  • 키 제약(주 키는 중복된 값을 가지지 않아야 함)
  • 엔터티 제약(주 키는 null 값을 가지지 않아야 함)

2.2 샘플 대학교 데이터베이스

Schema Diagram

테이블 간 관계 설명

• 밑줄이 있는 속성은 해당 테이블의 주 키(Primary Key)
• 밑줄이 없는 속성 중에서 다른 테이블을 참조하는 속성이 외래 키(Foreign Key)
• 예: teaches 테이블의 cID 속성은 course 테이블의 cID를 참조하는 외래 키

2.3 관계 대수

관계 대수란?

• 관계 대수는 관계형 데이터 모델의 원리를 자료 처리 관점에서 정의한 관계 처리 전용 연산
• 관계 대수는 관계에 대한 다수 개의 간단한 연산을 제공하고, 사용자는 관계 대수를 이용하여 데이터베이스로부터 구하고자 하는 정보를 데이터베이스 시스템에 요청할 수 있다
• 관계 대수를 연산으로 하나 혹은 둘 이상의 관계를 연산 대상으로 하며, 관계를 반환하는 연산이다
• 관계 대수는 직접적으로 사용자에게 지원되지 않고, SQL 언어를 사용하여 지원
• 관계 대수는 데이터베이스 시스템 내부에서 사용되는 언어이며, 사용자에게 직접 보이지는 않는다

선택 연산 예제

σ(sigma) -> 선택 연산: σp(r)

• 선택 연산은 주어진 관계에서 주어진 조건을 만족하는 튜플들을 선정
• p는 선택 조건을 의미, r은 관계를 의미

선택 연산 사례

σ(sigma) -> 선택 연산: σp(r)

• 선택 연산은 주어진 관계에서 주어진 조건을 만족하는 튜플들 선정

선택 연산 사례

투영 연산 예제

π(pi) -> 투영 연산: π(p)

• 투영 연산은 관계에서 임의의 속성을 선택하는 연산
• 투영 후에 중복된 튜플이 생기면, 결과 관계에는 동일한 튜플이 두 번 이상 나타나지 않는다

합집합 연산 예제

∪ → 합집합 연산: r ∪ s

• 두 개의 관계에서 모든 튜플을 포함하는 연산
• 중복 튜플은 결과 관계에서 제거되어, 결과 관계는 유일한 튜플들로 구성

합집합 연산 조건

• r ∪ s = {t | t ∈ r or t ∈ s}
• For r ∪ s to be valid:
• r, s must have the same arity (same number of attributes)
• attribute domains must be compatible

차집합 연산

− → 차집합 연산: r − s

• 차집합 연산은 commutative하지 않으므로 r−s와 s−r 연산 결과는 다르다

Example: 2014년 가을에 가르치는 과목 중에서 2015년 봄에는 가르치지 않는 과목

카티시안곱 연산 예제

× -> 카티시안곱 연산: r × s

• 카티시안곱 연산의 결과에는 모든 가능한 r과 s의 튜플 조합이 포함

재명명 연산

ρ(rho) -> 재명명 연산

• 재명명 연산은 관계 이름이나 속성 이름을 변경하는 연산
• X를 관계명으로, A1, ..., An을 속성명으로 나타냄
• 관계명만 또는 속성명만 재명명이 가능

관계 대수식

• 상기 나타난 관계 대수 6개가 기본적인 관계 대수 연산
• 이들을 조합하여 복잡한 질의를 표현할 수 있음

2.4 추가 관계 대수

추가 관계 대수

• 추가되는 관계 대수는 기본 관계 대수를 이용하여 표현이 가능함
• 교집합 연산, 할당 연산, 자연 조인, 외부 조인, 나눔 연산에 대하여 살펴봄

교집합 연산

• 교집합 연산: r ∩ s = r − (r − s)
• 두 관계에 공통으로 포함된 튜플들을 반환

할당 연산

• 할당 연산은 복잡한 질의문을 작성할 때 중간 관계 표현을 임시로 저장할 수 있음