관계 데이터베이스 모델과 언어 - 관계대수 및 관계해석

1. 관계대수의 개요

 - 관계대수는 관계형 데이터베이스에서 원하는 정보와 그 정보를 검색하기 위해서 어떻게 유도하는가를 기술하는 절차적인 언어이다.

 - 관계대수는 릴레이션을 처리하기 위해 연산자와 연산규칙을 제공하는 언어로 피연산자가 릴레이션이고, 결과도 릴레이션이다.

 - 질의어에 대한 해를 구하기 위해 수행해야 할 연산의 순서를 명시한다.

 - 순수 관계 연산자 : Select, Project, Join, Division

 - 일반 집합 연산자 : UNION(합집합), INTERSECTION(교집합), DIFFERENCE(차집합), CARTESIAN PRODUCT(교차곱)

2. 순수 관계 연산자

 순수 관계 연산자란 관계 데이터베이스에 적용할 수 있도록 특별히 개발한 관계 연산자를 말한다.

Select

 - Select는 릴레이션에 존재하는 튜플 중에서 선택 조건을 만족하는 튜플의 부분집합을 구하여 새로운 릴레이션을 만든다.

 - 릴레이션의 행(가로)에 해당하는 튜플을 구하는 것이므로 수평 연산이라고도 한다.

 - 연산자의 기호는 그리스 문자 시그마(σ)를 사용한다.

 - 표기 형식 : σ<조건>(R) 단, R은 릴레이션 이름

 예) σ(ace>=90)(성적) : <성적> 릴레이션에서 평균이(Ave)이 90점 이상인 튜플을 추출한다.

Project

 - Project는 주어진 릴레이션에서 속성 List에 제시된 Attribute만을 추출하는 연산자이다.

 - 릴레이션의 열(세로)에 해당하는 Attribute를 추출하는 것이므로 수직 연산자라고도 한다.

 - 연산자의 기호는 그리스 문자 파이(π)를 사용한다.

 - 표기 형식 : π<속성리스트>(R) 단, R은 릴레이션 이름

 예) π(name, ave)(성적) : <성적> 릴레이션에서 'Name'과 'Ave' 속성을 추출한다.

Join

 - Join은 공통 속성을 중심으로 두 개의 릴레이션을 하나로 합쳐서 새로운 릴레이션을 만드는 연산이다.

 - 연산자의 기호는 ⋈를 사용한다.

 - 표기 형식 : R ⋈ 키속성r=키속성s S

 단, 키 속성 r은 릴레이션 R의 속성이고, 키속성 s는 릴레이션의 S의 속성이다.

Division

 - Division은 X ⊃ Y 인 두 개의 릴레이션 R(X)와 S(Y)가 있을 때, R의 속성이 S의 속성값을 모두 가진 튜플에서 S가 가진 속성을 제외한 속성만을 구하는 연산이다.

 - 연산자의 기호는 ÷를 사용한다.

 - 표기형식 : R[속성r ÷ 속성s]S

 단, 속성 r은 릴레이션 R의 속성이고 속성s는 릴레이션 S의 속성이며, 속성 r과 속성 s는 동일 속성값을 가지는 속성이어야 한다.

3. 일반 집합 연산자

 일반 집합 연산자는 수학적 집합 이론에서 사용하는 연산자로서 릴레이션 연산에도 그대로 적용할 수 있다.

 - 일반 집한 연산자 중 합집합, 교집합, 차집합은 합병 조건이 가능해야 한다.

 - 합병 조건 : 합병하려는 두 릴레이션 간에 애트리뷰트의 수가 같고, 각 애트리뷰트가 취할 수 있는 도메인의 범위가 같아야 한다.

 - 합병 가능한 두 릴레이션 R과 S가 있을 때 각 연산의 특징을 요약하면 다음과 같다.

합집합 

 - 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 합집합을 구하되 ,결과로 생성된 릴레이션에서 중복되는 튜플은 제거된다.

 - 합집합의 카디널리티는 두 릴레이션 카디널리티의 합보다 크지 않다

교집합

 - 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 교집합을 구하는 연산

 - 교집합의 카디널리티는 두 릴레이션 중 카디널리티가 적은 R의 카디널리티보다 크지 않다

차집합

 - 두 릴레이션에 존재하는 튜플의 차집합을 구하는 연산

 - 차집합의 카디널리티는 릴레이션 R의 카디널리티보다 크지 않다.

교차곱

 - 두 릴레이션에 있는 튜플들의 순서쌍을 구하는 연산이다.

 - 교차곱은 두 릴레이션의 카디널리티를 곱한 것과 같다

4. 관계해석

 - 관계 데이터 모델의 제안자인 코드(E. F. Codd)가 수학의 Predicate Calculus(술어 해석)에 기반을 두고 관계 데이터베이스를 위해 제안했다.

 - 관계해석은 관계 데이터의 연산을 표현하는 방법으로, 원하는 정보를 정의할 때 계산 수식을 사용한다.

 - 관계해석은 원하는 정보가 무엇이라는 것만 정의하는 비절차적 특성을 지닌다.

 - 튜플 관계해석과 도메인 관계해석이 있다.

 - 기본적으로 관계해석과 관계대수는 관계 데이터베이스를 처리하는 기능과 능력 면에서 동등하며, 관계대수로표현하는 식은 관계해석으로 표현할 수 있다.

 - 질의어로 표현한다.

*자연 조인(Natural Join)

 - 조인 조건이 '='일 때 동일한 속성이 두 번 나타나게 되는데, 이 중 종복된 속성을 제거하여 같은 속성을 한 번만 표기하는 방법을 자연 조인이라고 합니다.