Ch 06. 관계 데이터 연산

김연희, 『데이터베이스 개론』, 한빛아카데미(2022.07.20), Chpater 04

Ch6. 관계 데이터 연산

관계 데이터 연산을 일반 집합 연산자와 순수 관계 연산자로 나누어 학습한다.

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6.1. 관계 데이터 연산의 개념

관계 데이터 연산
관계 데이터 모델에서 원하는 데이터를 추출하기 위해 릴레이션에 처리를 요구하는 것으로, 관계 대수와 관계 해석으로 나눌 수 있다.

관계 대수(relational algebra)는 데이터의 처리 과정을 순서대로 기술하는 절차 언어이고, 관계해석(relational calculus)는 원하는 데이터가 무엇인지만 기술하는 비절차적 언어이다.

이 둘은 개념적 언어로 실제 사용되지는 않는다. 하지만 데이터 언어의 유용성을 검증하는 도구로써 쓰인다.

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6.2. 관계 대수

6.2.1. 관계 대수의 개념과 연산자

관계 대수는 원하는 결과를 얻기 위해 릴레이션을 처리하는 과정을 순서대로 기술하는 절차적 언어이다. 관계대수는 연산자들의 집합으로 정의될 수 있고, 피연산자와 연산의 결과값은 모두 릴레이션이다.

6.2.2. 일반 집합 연산자

다음 중 합집합, 교집합, 차집합의 경우 피연산자인 2개의 릴레이션이 합병 가능(union-compatible)해야 한다.

• 두 릴레이션의 속성 갯수(차수)가 같다.
• 서로 대응되는 속성의 도메인(데이터 타입)이 같다.
  

  

합집합

• R ∪ S
• R ∪ S = S ∪ R
• (R ∪ S) ∪ T = R ∪ (S ∪ T)
• 중복 데이터는 배제한다.

교집합

• R ∩ S
• R ∩ S = S ∩ R
• (R ∩ S) ∩ T = R ∩ (S ∩ T)
• 중복 데이터는 배제한다.

차집합

• R - S

카티션 프로덕트

• R X S
• R X S = S X R
• (R X S) X T = R X (S X T)
  

  

• 동일한 이름의 속성의 경우 릴레이션 이름을 앞에 붙인다(Ex. R.번호)
• 차수 = R의 차수 + S의 차수
• 카디널리티 = R의 카디널리티 * S의 카디널리티

6.2.3. 순수 관계 연산자

셀렉트

• 조건식을 만족하는 투플(행)을 반환
• σ_조건식 (릴레이션) / 릴레이션 where 조건식
• σ_조건식1(σ_조건식2(릴레이션)) = σ_조건식2(σ_조건식1(릴레이션)) = σ_{조건식2 ∧ 조건식1}(릴레이션))

프로젝트

• 조건식을 만족하는 속성(열)을 반환
• π속성리스트 (릴레이션) / 릴레이션[속성리스트]

조인
두 릴레이션에서 조인 속성 값이 조건식을 만족하는 투플끼리만 연결하여 생성된 새로운 릴레이션. 동일한 속성 이름의 경우 '릴레이션이름.속성이름' 형식으로 표기한다.

• 세타 조인
  • 릴레이션1 ⋈_AθB 릴레이션2
  • A는 릴레이션 1의 속성, B는 릴레이션 2의 속성
  • θ에는 비교연산자(>, >=, <, <=, =, !=)가 들어간다.
• 동등 조인
  • 세타 조인 중 θ가 = 인 조인
  • 릴레이션1 ⋈_A=B 릴레이션2
    

    

• 자연 조인
  • 두 릴레이션의 중복된 속성이 모두 일치하는 튜플만을 합친 릴레이션
  • 릴레이션1 ⋈_N 릴레이션2
    

    

디비전

• R ÷ S
• R은 S의 모든 속성을 포함하고 있어야 한다.
  

  

6.2.4. 관계 대수를 이용한 질의 표현

• 등급이 gold인 고객의 이름과 나이를 검색하시오.
  • π이름,나이 (σ등급='gold' (고객 릴레이션) )
• 고객이름이 원유선인 고객의 등급과, 원유선 고객이 주문한 주문제품, 수량을 검색하시오.
  • π등급,주문제품,수량 (σ고객이름='원유선' (고객 릴레이션⋈주문 릴레이션) )
• 주문수량이 10개 미만인 주문 내역을 제외하고 검색하시오.
  • 주문 릴레이션 - (σ수량<10 (주문 릴레이션) )

6.2.5. 확장된 관계 대수 연산자

세미 조인
두 릴레이션이 모든 속성을 표현하지 않고, 연산자 앞의 릴레이션의 속성만을 표기하는 조인방법

• R ⋉ S
• R ⋉ S != S ⋉ R
  

  

외부 조인
두 릴레이션에서 공통 속성이 있는 튜플 뿐만 아니라, 그렇지 않은 튜플들도 가져와 빈 데이터를 null로 채워 표시한다.

• 왼쪽 외부 조인
  • R ⟕ S
    

    

• 오른쪽 외부 조인
  • R ⟖ S
    

    

• 완전 외부 조인
  • R ⟗ S
    

    

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6.3. 관계 해석

원하는 데이터가 무엇인지만 기술하는 비절차적 언어로, 데이터를 처리하는 기능과 처리를 요구하는 표현력은 관계대수와 동일하다. 즉 이 둘은 서로 번역될 수 있다.

관계 해석은 프레디킷 해석(술어논리, 위키, 예시)에 기반을 두고 있다. 또한 관계해석은 투플 관계 해석과 도메인 관계 해석으로 나뉠 수 있다. 참고

관계 해석에 관한 더 자세한 내용은 Ch7에서 정리한다.