쭈뼜

1. 관계 데이터 연산

1) 데이터모델 : 데이터 구조 + 연산 + 제약조건

2) 관계 데이터 연산

-관계 데이터 모델의 연산

-원하는 데이터를 얻기 위해 릴레이션에 필요한 처리 요구를 수행

-관계 대수와 관계 해석으로 분류, 기능과 표현력 측면에서 능력은 동등

3) 관계 대수와 관계 해석

(1)관계 대수 

-데이터 처리 과정을 순서대로 기술

-절차언어

-릴레이션을 처리하는 연산자들의 모임 : 일반 집합 연산자와 순수 관계 연산자로 분류

-폐쇄 특성 (Closure property) 이 존재 : 피연산자 = 연산결과 = 릴레이션

(2)관계 해석 

-처리를 원하는 데이터가 무엇인지 기술

-비절차언어

-투플 관계 해석

-도메인 관계 해석

2. 관계 대수 : 일반 집합 연산자

1) 일반 집합 연산자 : 릴레이션이 투플의 집합이라는 개념을 이용한 연산자

2) 일반 집합 연산자의 특성

-2개의 릴레이션 대상 연산

-합병 가능 조건을 만족 = 두 릴레이션의 차수와 도메인이 같아야 함

3) 합집합(Union)

- 두 릴레이션 R, S 의 합집합

-결과 릴레이션의 카디널리티는 릴레이션 R 과 S 의 카디널리티를 더한것 보다 같거나 적음

-교환적, 결합적 특징

4) 교집합(Intersection)

-두 릴레이션 R,S의 교집합

-결과 카디널리티는 릴레이션 R과 S의 어떤 카디널리티보다 크지 않음

-교환적, 결합적 특징

5) 차집합(Difference)

-두 릴레이션 R,S의 차집합

-R-S 의 카디널리티는 릴레이션 R의 카디널리티와 같거나 적음

- 교환적, 결합적 특징

6) 카티션 프로덕트(Cartesian product)

-두 릴레이션 R,S의 카디널 프로덕트 $R\times S$

-릴레이션 R에 속한 투플과 릴레이션 S에 속한 투플을 모두 연결하여 새로운  투플로 결과 릴레이션 구성

-결과 카디널리티는 카디널리티 R과 S의 카디널리티를 곱한 것과 같음

-차수는 릴레이션 R과 S의 차수를 더한 것과 같음

-교환적 , 결합적 특징

3.관계 대수 : 순수 관계 연산자

1) 순수 관계 연산자 : 릴레이션의 구조와 특성을 이용하는 연산자

2) 셀렉트(Select)

- 조건을 만족하는 투플만 선택하여 결과 릴레이션 구성

-하나의 릴레이션으로 연산수행

- 수학적 표현법 : $\sigma _{조건식}(릴레이션)$

- 데이터 언어적 표현법 : 릴레이션 where 조건식

-조건식은 비교, 논리 연산자 이용해 작성

-결과 릴레이션은 연산 대상 릴레이션의 수평적 부분집합

- 교환적 특징 있음

ex) $\sigma _{등급='gold'}(고객)$

  고객 where 등급 = 'gold'

3) 프로젝트 (Project)

-릴레이션에서 선택한 속성 값으로 결과 릴레이션 구성

-하나의 릴레이션으로 연산

-수학적 표현법 : $\pi _{속성리스트}(릴레이션)$

- 데이터 언어적 표현법 : 릴레이션[속성리스트]

-결과 릴레이션에서 동일한 투플은 중복되지 않고 한번만 나타남

-결과 릴레이션은 연산 대상 릴레이션의 수직적 부분집합

ex) $\pi _{이름, 등급, 적립금}(고객)$

  고객[이름, 등급, 적립금]

4) 조인(Join)

-두 릴레이션을 조합하여 결과 릴레이션 구성

-조인 속성 값이 같은 투플만 연결하여 생성된 투플을 결과 릴레이션에 포함

-표현법 : $릴레이션1 \bowtie 릴레이션2$

-자연조인이라고도 함 $\bowtie _{N}$

(1) 세타조인 (Theta join)

-자연 조인에 비해 더 일반화된 조인

-조인 조건을 만족하는 두 릴레이션의 모든 투플을 연결하여 결과 릴레이션 구성

-결과 릴레이션의 차수는 두 릴레이션의 차수 더한 것

-표현법: $릴레이션1 \bowtie _{A\theta B} 릴레이션2$ : $\theta $는 비교연산자 의미

(2) 동일 조인(Equi-join) : $\theta $ 연산자가 '=' 인 세타조인

(3) 세미조인 (Semi-join)

-릴레이션2를 조인 속성으로 프로젝트 연산 후 → 릴레이션1에 자연조인

-불필요한 속성을 미리 제거하여 비용 절감 장점

-교환적 특징 없음

-$R\propto S$

(4) 외부조인 (Outer join)

-자연 조인 연산에서 제외되는 투플도 결과 릴레이션에 포함시키는 조인

- $R \propto^+ S$

5) 디비전(Division)

-릴레이션2의 모든 투플과 관련된 릴레이션1의 투플로 결과 릴레이션 구성

-릴레이션 1이 릴레이션2의 모든 속성 포함 필요, 같은 도메인이어야 함

-표현법 : 릴레이션 1 ÷ 릴레이션 2

1. 관게 데이터 모델

1) 관계 데이터 모델의 기본 개념

-개념적 구조를 논리적 구조로 표현하는 논리적 데이터 모델

-하나의 개체에 대한 데이터를 하나의 릴레이션에 저장

2) 관계 데이터 모델의 기본 용어

(1) 릴레이션(Relation) : 하나의 개체에 관한 데이터를 2차원 테이블의 구조로 저장한 것, 파일과 대응

(2) 속성(Attribute) : 릴레이션의 열, 애트리뷰트, 필드와 대응

(3) 투플(Tuple) : 릴레이션의 행, 레코드와 대응

(4) 도메인(Domain): 

- 하나의 속성이 가질 수 있는 모든 값의 집합

- 속성 값 입력, 수정 시 적합성 판단의 기준이 됨

-속성의 특성을 고려한 데이터 타입으로 정의됨

(5) 널(Null) : 속성 값이 미정이거나 없음을 표현함

(6) 차수 (Degree) : 하나의 릴레이션에서 속성 전체 개수

(7) 카디널리티(Cardinality) : 하나의 릴레이션에서 투플 전체 개수

2. 릴레이션

1) 릴레이션의 구성

(1) 릴레이션 스키마 ( = 릴레이션 내포 ) 

-릴레이션의 논리적 구조

-릴레이션 이름 + 속성 이름으로 정의

  ex) 고객(고객 아이디, 고객 이름, 나이, 등급, 직업, 적립금)

- 정적인 특성

(2) 릴레이션 인스턴스 ( = 릴레이 외연 )

-어느 한 지점에서 ( 현실 세계에서, 데이터는 계속 변하므로)  릴레이션에 존재하는 투플들의 집합

-동적인 특징

2) 데이터베이스의 구성

-데이터베이스 스키마 : 데이터베이스의 전체구조, 릴레이션 스키마의 모음

-데이터베이스 인스턴스 : 릴레이션 인스턴스의 모음

3) 릴레이션의 특성 → 집합의 특성 : 무순서로 데이터의 중복 유무만 본다

-투플의 유일성

-투플의 무순서

-속성의 무순서 : 도메인으로 구별

-속성의 원자성: 하나의 속성에는 하나의 데이터만 들어갈 수 있다. ex) 취미 속성 내 n개의 값 

3. 키

1) 키

: 릴레이션에서 투플을 유일하게 구별하는 속성 혹은 속성들의 집합

2) 키의 특성

-유일성( Uniqueness) : 하나의 릴레이션에서 모든 투플은 서로 다른 값을 가져야 한다

-최소성 (Minimality) : 꼭 최소한의 속성들로만 키를 구성한다

3) 키의 종류

①슈퍼키(Super Key) : 유일성을 만족하는 속성집합

ex) 고객아이디, (고객아이디, 고객이름) , (고객이름, 주소) 

②후보키(Candidate key) : 유일성과 최소성을 만족하는 속성집합

ex) 고객아이디, (고객이름, 주소)

③기본키 : 후보키 중 기본적으로 사용하기 위해 선택한 키

ex) 고객아이디

④대체키 : 기본키 외의 후보키

ex) (고객이름, 주소)

⑤외래키

-다른 릴레이션의 기본키를 참조하는 속성집합

-릴레이션들간 관계 표현

- 외래키 ex ) 주문고객 → (참조) → 기본키 ex) 주문아이디

-참조하는 속성과 외래키 속성의 이름은 달라도 도메인은 같아야함

-하나의 릴레이션에는 외래키가 여러개 존재할 수 있으며

-외래키를 기본키로 사용할 수도 있음

- 같은 릴레이션의 기본키를 참조하는 외래키도 정의 가능

-외래키의 속성은 널 값을 가질 수도 있음

4. 관계 데이터 모델의 제약

무결성 제약조건(Integrity constraint)

-개체 무결성 제약조건 : 기본키를 구성하는 모든 속성은 널값을 가질 수 없는 규칙 , 저장할 수 없으므로

-참조 무결성 제약조건 : 외래키는 참조할 수 없는 값을 가질 수 없는 규칙 → 유령고객

외래키 속성이 Null 값을 가질 경우 > 참조 무결성 제약조건을 위반한 것은 아님

1. 데이터모델링과 데이터모델의 개념

1) 데이터 모델링

- 현실세계 데이터 → (개념적 모델링)→ 컴퓨터 세계 데이터 →(논리적 모델링) → 데이터베이스 저장

- 추상화(Abstraction)

2) 2단계 데이터 모델링

-개념적 데이터모델링(Conceptual modeling) :  현실 세계 데이터를 개념 세계로 옮기는 작업

-논리적 데이터모델링(Logical modeling) : 개념세계데이터를 데이터베이스에 저장하는 구조로 표현하는 작업

3) 데이터 모델

- 데이터 모델 : 데이터 모델링의 결과물을 표현하는 도구

- 데이터 모델의 구성 : 연산, 데이터구조, 제약조건

- 개념적 데이터 모델 : 현실세계를 모델링하여 데이터베이스의 개념적 구조로 표현하는 도구

ex) 개체-관계 모델

- 논리적 데이터 모델 : 개념적 구조를 모델링하여 데이터베이스의 논리적 구조로 표현하는 도구

ex) 관계 데이터 모델

2. 개체-관계 모델

1) 개체-관계 모델 : 개체와 개체간 관계를 이용해 현실세계를 개념적 구조로 표현한 것 → 개체, 속성, 관계

2) 개체-관계 다이어그램(E-R model) : 개체-관계 모델을 이용해 모델링한 결과물을 그림으로 나타낸 것

3) 개체(Entity)

(1) 의미

- 현실세계를 운영하는데 꼭 필요한 사물, 사람과 같이 구별되는 것

- 저장 가치 있는 중요 데이터를 가지고 있음

- 구별되는 이름, 고유 특성, 상태 (=속성) 이 있으며 반드시 그 속성은 1개 이상이어야 함

- 파일 구조의 레코드(record)와 대응

- E-R 다이어그램에서 사각형으로 표현

(2) 개체 타입과 개체 인스턴스

-개체 타입(Entity type) : 개체를 고유 이름과 속성들로 정의한것, =파일구조의 레코드 타입과 대응

-개체 인스턴스(Entity instance) : 속성이 실제 값을 가짐으로써 실체화된 개체 = 레코드 인스턴스와 대응

-개체 집합(Entity set) : 특정 개체 타입에 대한 개체 인스턴스들을 모아놓은 것

4) 속성

(1) 의미

-개체나 관계가 가지고 있는 고유 특성

-의미 있는 데이터의 가장 작은 논리적 단위

-파일 구조의 필드(field)와 대응

-E-R 다이어그램에서 타원으로 표현

(2) 분류

① 단일 값 속성과 다중 값 속성

-단일 값 속성: 값을 하나만 가질 수 있는 속성 ex) 이름, 적립금

-다중 값 속성 : 값을 여러개 가질 수 있는 속성,  E-R다이어그램에서 이중 타원으로 표현 

ex) 전화번호, 취미, 친구, 전공

② 단순 속성과 복합 속성

-단순 속성 : 의미를 더는 분해할 수 없는 속성  ex) 적립금, 책 이름, 가격

-복합 속성: 의미를 분해할 수 있는 속성 ex) 주소, 생년월일

③ 유도 속성

-기존의 다른 속성의 값에서 유도되어 결정되는 설정

- 값이 별도로 저장되지 않음

- E-R 다이어그램에서 점선 타원으로 표현

 ex) 나이← 생년월일 알면 유도 가능 , 근무연수 ←입사연수만 알면 됨

(3) 널 속성 (Null attribute)

- 널 속성 : 널 값이 허용되는 속성

- 널 값 : 아직 결정되지 않았거나 존재하지 않는 값 ↔ 공백, 0 과는 의미가 다르다

(4) 키속성

-각 개체 인스턴스를 식별하는데 사용되는 속성

-모든 개체 인스턴스의 키 속성 값은 다름

-둘 이상이 될수도 있음

-E-R 다이어그램에서 밑줄 표현

6) 관계(Relationship)

(1) 관계

-개체-개체 간 연관성

-개체 집합들 사이의 대응관계, = 매핑

- 관계 내에서도 속성을 가질 수 있음

-E-R다이어그램에서 마름모로 표현

(2) 관계의 유형① : 관계에 참여하는 개체 타입의 수 기준

-이항관계 , 삼항관계, 순환관계

(3) 관계의 유형② : 매핑 카디널리티 기준

-매핑 카디널리티(Mapping Cardinality)

관계를 맺는 두 개체집합에서 각 개체 인스턴스가 연관성을 맺고 있는 상대 개체 집합의 인스턴스 개수

-일대일관계 ex) 부부결혼

-일대다관계 ex) 부서-사원, 지도교수-학생

-다대다관계 ex) 고객-책, 과목-학생

(4) 관계의 참여 특성

-필수적 참여(전체 참여) : 모든 개체 인스턴스가 관계에 반드시 참여해야 함을 의미, 이중선으로 표현

ex) 모든 학생은 수강신청을 해야함 , 모든 고객은 책을 반드시 구매해야함

-선택적 참여(부분 참여) : 개체 인스턴스 중 일부만 관계 참여해도 되는 것을 의미

ex) 고객이 구매하지 않은 책이 존재할 수 있음

(5) 관계의 종속성

-약한개체 : 다른 개체 존재 여부에 의존적, 이중 사각형

-강한개체 : 다른 개체 존재 여부를 결정, 이중 마름모

-특징

강한개체-약한개체 관계는 일대다, 약한개체가 필수적으로 참여

약한개체는 강한 개체의 키를 포함하여 키를 구성

ex) 직원 개체와 부양가족 개체 사이의 부양관계

부양가족 : 직원이 근무해야만 부양 가능, 존재하므로 관계 참여에 필수적

직원 : 관계 참여 부분적, 부양할 가족이 없는 직원도 있으므로 모든 직원이 다 참여할 필요 없음

3. 논리적 데이터 모델

1) 관계 데이터 모델

-일반적으로 많이 사용됨

-2차원 테이블 형태

2)계층 데이터 모델

-트리형태

-루트 역할을 하는 개체가 존재하고 사이클이 존재하지 않음

-개체간 상하관계 성립

-두 개체 사이에 하나의 관계만 정의 가능

-다대다 관계를 직접 표현할 수 없음

-복잡한 구조, 어려운 삽입, 삭제, 검색

3)네트워크 데이터 모델

-그래프 형태

-개체 간 일대다 관계만 허용 : 오너/ 멤버

-두 개체 사이에 여러 관계 정의 가능, 이름으로 구별

-다대다 관계를 직접 표현할 수 없음

-복잡한 구조, 어려운 삽입,삭제,수정

1. 데이터베이스시스템의 정의

-데이터베이스 + 데이터베이스 관리시스템

-데이터베이스에 데이터를 저장 하고 관리하여 정보를 생성해주는 시스템

2. 데이터베이스 구조

1) 스키마와 인스턴스

-스키마(Schema) : 데이터베이스에 저장되는 데이터 구조와 제약조건을 정의한 것

-인스턴스(Instance) : 스키마에 따라 데이터베이스에 실제로 저장된 값

2) 3단계 데이터베이스구조

(1) 외부단계 : 개별 사용자 관점

- 1 데이터베이스 → n개 외부 스키마

- 외부스키마 : 사용자가 생각하는 데이터베이스의 모습, 서브스키마 라고도 함

(2) 개념단계 : 조직 전체의 관점

-1 데이터베이스→ 1 개념스키마

-개념스키마 : 조직 전체의 관점에서의 데이터베이스 모습, 관계, 제약조건, 보안, 접근 권한 포함

(3) 내부단계 : 개발자 관점, 물리적 저장 장치 관점

-1 데이터베이스 → 1 내부스키마

-내부스키마 : 전체 데이터베이스가 저장 장치에 실제로 저장되는 방법 정의, 레코드 구조, 필드크기, 레코드 접근 경로등 물리적 저장 구조 정의

(4) 사상(매핑) : 스키마 사이 대응관계

- 외부/개념 사상 (= 응용 인터페이스 ) 

- 개념/내부 사상 (= 저장 인터페이스)

- 미리 저장된 사상 정보를 이용하여 사용자가 원하는 데이터에 접근 → 데이터 독립성의 실현

(5) 데이터 독립성

- 하위 스키마가 바뀌어도 상위 스키마에게 영향을 주지 않는 특성

- 논리적 데이터 독립성 : 개념-외부간

- 물리적 데이터 독립성 : 내부-개념간

3) 데이터사전

=시스템 카탈로그(System catalog)

- 메타 데이터 ( = 데이터에 대한 데이터 ) 를 유지하는 시스템 데이터 베이스 

-스키마, 사상정보, 다양한 제약 조건 등 저장

- 데이터베이스 관리 시스템이 스스로 생성, 유지함

-일반 사용자도 접근이 가능하지만 검색만 가능

4) 데이터 디렉터리

-데이터 사전에 있는 데이터 접근시 필요한 위치정보 저장

- 일반 사용자 접근 불가

5) 사용자 데이터베이스

-사용자가 실제로 이용하는 일반 데이터 베이스

3. 데이터베이스 사용자

1) 데이터베이스 관리자(DBA: DataBas Administrator)

-데이터베이스시스템을 관리, 운영하는 사람

- 데이터 정의어와 데이터 제어어 사용

2) 최종 사용자(End user)

- 데이터베이스에 접근하여 데이터를 조작(삽입,삭제,수정,검색) 하는 사람

- 데이터 조작어 사용

3) 응용 프로그래머

-데이터 언어를 삽입하여 응용프로그램을 만드는 사람

-데이터 조작어 사용

4. 데이터 언어

1) 데이터 언어 : 사용자와 데이터베이스관리시스템간의 통신수단

2) 데이터 정의어(DDL: Data Difinition Language)

스키마를 정의, 수정, 삭제

3) 데이터 조작어(DML : Data Manipulation Language)

-데이터의 삽입, 삭제,수정 ,검색

- 절차적 데이터 조작어 : 어떤(WHAT) 데이터를 원하며, 얻기 위해선 어떻게(HOW) 할 것인지 설명

- 비절차적 데이터 조작어 : 어떤(WHAT) 데이터를 원하는지만 설명 = 선언적 언어

4) 데이터 제어어(DCL : Data Conrol Language)

- 내부적으로 필요한 규칙, 기법을 정의하기 위해 사용

- 사용목적 : 무결성, 보안 ,회복, 동시성 제어

5. 데이터베이스 관리 시스템의 구성

1) 데이터베이스 관리 시스템 : 데이터베이스 관리와 사용자의 데이터 처리 요구 수행

2) 주요 구성 요소

-질의 처리기(Query processor) : 사용자의 데이터 처리 요구를 해석하여 처리

-저장 데이터 관리자(Stored data magager) : 디스크에 저장된 데이터베이스와 데이터 사전을 관리, 접근

1. 데이터베이스 관리시스템 등장배경

1) 파일시스템

-데이터를 파일로 관리하기 위해 파일을 생성, 삭제, 수정, 검색하는 기능 제공하는 소프트웨어

-응용프로그램마다 필요 데이터를 별도의 파일로 관리

2) 파일시스템의 문제점

① 같은 내용 데이터이 여러 파일에 중복 저장 → ② 동시 공유, 보안, 회복 기능이 부족

저장 공간의 낭비, 데이터 일관성과 데이터 무결성 유지가 어려움 → (중복이 없도록) 데이터 통합이 요구됨

*데이터 일관성 : 저장된 데이터간의 일치여부
 데이터 무결성 : 현실세계의 데이터와 저장된 데이터의 일치여부

③ 응용 프로그램이 데이터파일에 종속적 → ④ 응용프로그램 개발이 쉽지 x

파일의 구조가 변하면 응용프로그램도 함께 변해야 함

2. 데이터베이스관리시스템(DBMS: DataBase Management System)

1) 정의

- 종속성, 중복성을 해결하기 위해 만든 소프트웨어

- 조직에 필요한 데이터를 데이터베이스에 통합하여 저장, 관리함

2) 주요기능

-정의기능 : 데이터베이스 구조를 정의, 수정

-조작기능 : 데이터를 삽입, 수정, 삭제, 검색하는 연산

-제어기능 : 데이털

3) 장단점

-장점 : 중복 통제, 독립성, 동시공유, 보안향상, 데이터무결성, 표준화, 회복가능, 줄어든 응용프로그램 개발 비용

-단점 : 많은 비용, 복잡한 회복과 백업, 중앙 집중 관리로 인한 취약점

4) 발전과정

-1세대 : 네트워크 DBMS(그래프 형태) , 계층 DBMS(트리 형태)

-2세대 : 관계 DBMS (테이블 형태)

-3세대 : 객체지향 DBMS, 객체관계 DBMS

-4세대 : NoSQL, NewSQL DBMS

1. 데이터와 정보

1) 데이터(data) : 현실세계에서 수집한 사실, 값

2) 정보(information) : 데이터를 의사결정에 활용할 수 있도록 가공, 처리한 것

3) 정보처리(information processing) : 데이터 → 정보과정, 데이터에서 정보를 추출하는 과정

2. 정보시스템과 데이터베이스

1) 정보시스템 : 데이터를 저장해 두었다가 필요시 유용한 정보를 만들어주는 수단

2) 데이터베이스 : 정보시스템 안에서 데이터를 저장하고 있다가 필요할 때 제공하는 역할 담당

3. 데이터베이스의 정의

1) 통합데이터 : 최소의 중복과 통제가능한 중복만 허용되는 데이터

2) 저장데이터 : 컴퓨터 명령으로 읽을 수 있는 매체에 저장된 데이터

3) 공유데이터 : 여러 사용자가 소유, 이용할 수 있는 공용데이터

4) 운영데이터 : 조직의 주요 기능을 수행하기 위해 지속적으로 필요한 데이터

4. 데이터베이스의 특징

1) 실시간 접근성 : 사용자 요청에 실시간 응답

2) 계속변화 : 현실세계 자체가 계속 변하므로, 데이터의 지속적인 삽입, 삭제, 수정을 통해 정확한 데이터 유지

3) 내용 기반 참조 : 주소개념, 위치개념이 없고 (= 무작위) 데이터를 내용으로 참조

4) 동시 공유 : 서로다른, 서로같은 데이터를 동시 사용할수 있도록 함

5.데이터의 분류