데이터베이스 - Chapter 02. 관계 데이터 모델

1. 관계 데이터 모델의 핵심 개념

릴레이션(Relation)

• 정의: 행(row)과 열(column)로 구성된 테이블
• 수학적 의미: 카티션 프로덕트의 부분집합
• 예시: 도서(도서번호, 도서이름, 출판사, 가격)

릴레이션 스키마 (Schema)

• 정의: 릴레이션의 데이터 구조 (= 테이블의 설계도)
• 구성 요소:
  • 속성(Attribute): 열(column)
  • 도메인(Domain): 속성이 가질 수 있는 값의 집합
  • 차수(Degree): 속성의 개수
• 표기법: 릴레이션이름(속성1, 속성2, 속성3, ...)
• 예시: 도서(도서번호: integer, 도서이름: char(40), 출판사: char(40), 가격: integer)

릴레이션 인스턴스 (Instance)

• 정의: 스키마에 실제로 저장된 데이터의 집합
• 구성 요소:
  • 투플(Tuple): 행(row)
  • 카디널리티(Cardinality): 투플의 수

릴레이션 용어 정리

릴레이션 용어	같은 의미	파일 시스템 용어
릴레이션(Relation)	테이블(Table)	파일(File)
스키마(Schema)	내포(Intension)	헤더(Header)
인스턴스(Instance)	외연(Extension)	데이터(Data)
투플(Tuple)	행(Row)	레코드(Record)
속성(Attribute)	열(Column)	필드(Field)

릴레이션의 특징 (중요!)

1. 속성은 단일 값을 가짐
2. 속성은 서로 다른 이름을 가짐
3. 한 속성의 값은 모두 같은 도메인 값
4. 속성의 순서는 상관없음
5. 중복된 투플은 허용 안 됨
6. 투플의 순서는 상관없음

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2. 키(Key)

키의 종류와 관계

슈퍼키 (투플을 식별할 수 있는 속성의 집합)
  ├─ 후보키 (최소성을 만족하는 슈퍼키)
  │   ├─ 기본키 (후보키 중 선정된 대표 키)
  │   └─ 대체키 (선정되지 않은 후보키)
  └─ 외래키 (다른 릴레이션의 기본키를 참조)

1) 슈퍼키 (Super Key)

• 투플을 유일하게 식별할 수 있는 속성 또는 속성의 집합

2) 후보키 (Candidate Key)

• 투플을 유일하게 식별할 수 있는 속성의 최소 집합
• 최소성 + 유일성

3) 기본키 (Primary Key, PK)

• 여러 후보키 중 대표로 선정한 키
• 표기법: 속성에 밑줄
• 선정 기준:
  • NULL 값 불가
  • 고유한 값
  • 값의 변동이 적을 것
  • 최대한 적은 수의 속성

4) 외래키 (Foreign Key, FK)

• 다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성
• 릴레이션 간의 관계를 표현
• 특징:
  • NULL 값과 중복값 허용
  • 참조하는(FK)와 참조되는(PK)의 도메인은 같아야 함
  • 자기 자신의 기본키를 참조 가능

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3. 무결성 제약조건

1) 도메인 무결성 제약조건

• 속성값은 정의된 도메인의 값만 가져야 함

2) 개체 무결성 제약조건 (기본키 제약)

• 기본키는 NULL 값을 가질 수 없음
• 릴레이션 내에 오직 하나의 값만 존재해야 함

3) 참조 무결성 제약조건 (외래키 제약)

• 외래키 값은 참조되는 릴레이션의 기본키 값이어야 함
• 부모 릴레이션 삭제 시 옵션:
  • RESTRICTED: 삭제 거부
  • CASCADE: 관련 투플 함께 삭제
  • DEFAULT: 기본값으로 변경
  • NULL: NULL로 설정

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4. 관계대수 (Relational Algebra)

기본 연산자 (5개)

1) 셀렉션 (Selection) σ

• 목적: 조건에 맞는 투플(행) 선택
• 예시: σ가격<=8000(도서)

2) 프로젝션 (Projection) π

• 목적: 원하는 속성(열) 선택
• 예시: π이름,주소,핸드폰(고객)

3) 합집합 (Union) ∪

• 두 릴레이션의 모든 투플

4) 차집합 (Difference) −

• 첫 번째 릴레이션에만 있는 투플

5) 카티션 프로덕트 (Cartesian Product) ×

• 정의: 두 릴레이션의 모든 가능한 조합
• 결과: |R| × |S| 개의 투플 생성
• 예시:
  • 고객(3개 투플) × 주문(4개 투플) = 12개 투플
  • 모든 속성이 합쳐짐
• 중요: 조인 연산의 기초

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유도 연산자

1) 조인 (Join) ⋈

• 정의: 공통 속성을 기준으로 두 릴레이션을 결합
• 공식: R⋈S = σc(R × S) (카티션 프로덕트 + 셀렉션)

조인의 종류:
1. 세타조인 (θ): 비교 연산자 사용 (=, ≠, ≤, ≥, <, >)
2. 동등조인: = 연산자 사용
3. 자연조인: 동등조인 + 중복 속성 제거
4. 외부조인:

• 왼쪽 외부조인 ⟕
• 오른쪽 외부조인 ⟖
• 완전 외부조인 ⟗

2) 디비전 (Division) ÷

• 정의: 속성값의 집합으로 연산
• 공식: R ÷ S = πA(R) − πA((πA(R) × S) − R)
• 의미: "모든 S의 값을 가진 R의 A 값"