관계형 모델

관계형 데이터베이스의 구조

관계형 데이터베이스 : 릴레이션의 모임
릴레이션(테이블) : 관련있는 데이터의 모임
- instructor는 교수 데이터의 모임
속성(테이블의 열) : 저장할 데이터가 공통적으로 가지는 특성
- 각 교수 데이터는 ID, 이름, 학과명, 급여의 속성을 가짐
튜플(테이블의 행) : 한 개의 데이터(레코드)
- ID가 1, 이름이 Yang, 학과가 Biology, 급여가 40000인 한 개의 교수 데이터가 있음

데이터베이스 스키마

String str = "Hello";

String은 해당 변수에 들어가는 값의 구조를 정의하고 Hello는 이 구조에 맞는 실제 값입니다

릴레이션 스키마는 프로그래밍 언어의 타입, 릴레이션 인스터스는 프로그래밍 언어의 변수값과 유사합니다

키

* 예시는 상단의 department 테이블 참고

수퍼키 : 릴레이션에서 튜플을 유일하게 식별할 수 있는 하나 혹은 여러 속성들의 집합
- 예시 : { dept_name }, { dept_name, building }, { dept_name, budget }, { dept_name, building, budget }, { budget }
후보키 : 수퍼키 중 가장 적은 속성으로 유일성이 보장되는(최소성) 키
- 예시 : { dept_name }, { budget }
주 키 : 후보키 중에서 대표로 선택된 키, 데이터를 구별하기 위해 이용
- 주 키 제약 조건
  1. 한 테이블에 반드시 하나만 존재
  2. 주 키 값은 반드시 존재(Null 불가)
  3. 주 키는 중복될 수 없음
- 주 키는 변경 가능성이 낮은 속성을 선택
- 예시 : { dept_name } => budget은 중복 가능성, 변경 가능성이 높으므로 dept_name 선택
외래키 : 다른 테이블의 키를 참조하는 키, 서로 다른 테이블의 데이터(튜플)를 연관시키기 위해 이용
- 외래키 제약 조건
  1. 참조 무결성 제약 조건 : 참조하는 릴레이션의 특정 속성이 참조되는 릴레이션의 특정 속성에 출현해야 함
  2. 특정 속성은 고유해야 하며 주로 주 키를 사용
- 예시 : 주 키로 사용하는 { dept_name }

질의어

질의어 : 사용자가 데이터베이스로부터 정보를 요청할 때 사용하는 언어
- 명령형 질의어
  - 사용자가 검색 방법을 직접 지정
  - 사용자가 직접 상태 갱신
  - 예시 : PL/SQL
- 함수형 질의어
  - 함수 조합을 통해 데이터 처리하는 방식
  - 기존 데이터는 유지하고 변환하여 새로운 데이터 생성(불변성)
  - 예시 : 관계 대수, LINQ in C#
- 선언형 질의어
  - 원하는 정보만 기술하는 방식
  - DBMS가 자동 상태 갱신
  - 예시 : SQL

관계대수

한 개 혹은 두 개의 릴레이션을 입력으로 받아 새로운 릴레이션을 결과로 생성하는 연산들의 집합

선택 연산(σ) : 조건을 만족하는 튜플 선택
- 예시 : σ Major='CS' (Student)
- Student 테이블에서 Major 속성이 'CS'인 튜플만 선택

추출 연산(π) : 특정 속성만 선택
- 예시 : π Name, Major (Student)
- Student 테이블에서 Name, Major 속성만 선택

카티션 곱 연산(×) : 두 릴레이션의 모든 조합 생성
- 예시 : Student × Course
- Student 테이블과 Course 테이블의 모든 조합

나머지 12개의 튜플 생략

조인 연산(⨝) : 두 릴레이션의 공통 속성을 기준으로 결합, 선택 + 카티션 곱
- 예시 : Student ⨝ Course
- Student_ID를 기준으로 결합한 조합

배정 연산(←) : 릴레이션 변수에 릴레이션을 배정
- 예시 : CS_Student ← π Name, Major(σ Major='CS' (Student))
- CS_Student의 Student 테이블에서 Major 속성이 'CS'인 튜플 중 Name, Major 속성만 선택
재명명 연산(ρ) : 릴레이션 또는 속성의 이름 변경
- 예시 : ρ S(Student)
- Student 테이블을 S로 이름을 변경
집합 연산 : 합집합 교집합 차집합
- 집합 연산은 두 릴레이션의 속성이 동일해야 함
  - 두 릴레이션의 속성의 갯수가 같음
  - 두 릴레이션의 i번째 속성은 같음
- 예시는 Student 테이블의 Name과 Major만 사용
  - CS_Student ← π Name, Major(σ Major='CS' (Student))
  - Math_Student ← π Name, Major(σ Major='Math' (Student))
- 합집합 연산(∪) : 두 릴레이션의 공통된 속성을 가진 튜플을 합함(중복 제거)
  - 예시 : CS_Students ∪ Math_Students
  - Major가 CS, Math인 튜플의 합
- 교집합 연산(∩) : 두 릴레이션에서 공통으로 존재하는 튜플 선택
  - 예시 : Student ∩ CS_Students
  - Student와 CS_Student에 공통으로 존재하는 튜플 선택
- 차집합 연산(−) : 첫 번째 릴레이션 중 두 번째 릴레이션에 없는 튜플 선택
  - 예시 : Student - CS_Students
  - Student 릴레이션에는 있지만 CS_Student에는 없는 튜플 선택

동등 질의 : 동일하지는 않지만 동일한 결과를 내는 두 질의
- Student ⨝ Course
- σ Student.Student_ID = Course.Student_ID (Student × Course)
- 위의 두 질의는 동일한 결과를 냄

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