[DB] 데이터베이스 정규화

• 정규화의 필요성, 이상현상의 의미
• 정규화를 수행하기 위한 함수 종속성의 개념 이해
• 정규형의 유형, 관계 파악

  

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정규화의 개념과 이상 현상

이상 현상의 종류

• 삽입 이상: 새 데이터 삽입 위해 불필요한 데이터도 함께 삽입해야 하는 문제
• 갱신 이상: 중복 투플 중 일부만 변경해 데이터가 불일치하게 되는 모순의 문제
• 삭제 이상: 투플을 삭제하면 꼭 필요한 데이터까지 함께 삭제되는 데이터 손실의 문제

정규화

• 이상 현상이 발생하기 않도록, 릴레이션을 관련 있는 속성들로만 구성하기 위해 릴레이션을 분해하는 과정
• 함수성 종속성을 판단해 정규화 수행
  • 함수성 종속성(FD; Functional Dependency): 속성들 간의 관련성

 

함수 종속

• X가 Y를 함수적으로 결정한다
• 릴레이션 내이 모든 투플에서 하나의 X값에 대한 Y값이 항상 하나
• X와 Y는 하나의 릴레이션을 구성하는 속성들의 부분 집합
• = Y가 X에 함수적으로 종속되어 있다
• X → Y로 표현 (X: 결정자, Y: 종속자)

  

  

  

• 함수 종속 관계 판단 시 유의 사항
  • 속성 자체의 특성, 의미를 기반으로 함수 종속성 판단해야 함
  • 일반적으로 기본키, 후보키는 릴레이션의 다른 모든 속성들을 함수적으로 결정
  • 기본키, 후보키 아니어도 다른 속성 값을 유일하게 결정하는 속성은 함수 종속 관계에서 결정자가 될 수 있음
  • ※ 이런 속성들 때문에 종종 함수 종속 관계에서 이상 현상 발생 !

    

    

• 완전 함수 종속(FFD; Full Functional Dependency)
  • 릴레이션에서 속성 집합 Y가 속성 집합 X에 함수적으로 종속되어 있지만, 속성 집합 X의 전체가 아닌 일부분에는 종속되지 않음
  • 일반적으로 함수 종속은 완전 함수 종속을 의미
  • EX) 당첨 여부는 {고객아이디, 이벤트번호}에 완전 함수 종속
• 부분 함수 종속(PFD; Partial Functional Dependency)
  • 릴레이션에서 속성 집합 Y가 속성 집합 X의 전체가 아닌 일부분에도 함수적으로 종속됨
  • EX) 고객이름은 {고객아이디, 이벤트번호}에 부분 함수 종속됨

 

※ 정규화 주의 사항

정규화를 통해 릴레이션은 무손실 분해되어야 함

• 릴레이션이 의미상 동등한 릴레이션들로 분해되어야 하고, 분해로 인한 정보 손실이 발생하지 않아야 함
• 분해된 릴레이션들을 자연 조인하면 분해 전의 릴레이션으로 복원 가능해야 함 

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정규형(NF; Normal Form)

• 릴레이션이 정규화된 정도
• 각 정규형마다 제약 조건 존재 -> 정규형의 차수가 높아질수록 요구되는 제약조건이 많아지고 엄격해짐
• 릴레이션의 특성을 고려해 적합한 정규형 선택

정규형의 종류

제 1 정규형

• 릴레이션의 모든 속성이 더는 분해되지 않은 원자 값만 가지면 만족
• 제 1 정규형을 만족해야 관계 데이터베이스의 릴레이션이 될 자격이 있다.

 

제 2 정규형

• 릴레이션이 제 1 정규형에 속하고, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속되면 만족
• 제 1 정규형의 릴레이션에서 부분 함수 종속을 제거하고, 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속되도록 분해

 

제 3 정규형

• 릴레이션이 제 2 정규형에 속하고, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 이행적 함수 종속이 되지 않으면 만족

 

※ 이행적 함수 종속

릴레이션을 구성하는 3개의 속성 집합 X, Y Z에 대해 함수 종속 관계 X → Y와 Y → Z가 존재하면 논리적으로 X → Z가 성립되는데 이 때 Z가 X에 이행적으로 함수 종속되었다고 함

 

보이스/코드 정규형(BCNF; Boyce/Codd Normal Form)

• 릴레이션의 함수 종속 관계에서 모든 결정자가 후보키이면 보이스/코드 정규형
• 필요성: 하나의 릴레이션에 여러 개의 후보키가 존재하는 경우, 제 3 정규형까지 모두 만족해도 이상 현상이 발생할 수 있음
• 의미: 강한 제 3 정규형
  • 후보키를 여러 개 가지고 있는 릴레이션에 발생할 수 있는 이상 현상을 해결하기 위해 제 3 정규형보다 좀 더 엄격한 제약 조건 제시
  • 보이스/코드 정규형에 속하는 모든 릴레이션은 제 3 정규형에 속하지만, 제 3 정규형에 속하는 모든 릴레이션이 보이스/코드 정규형에 속하는 것 아님

 

제 4 정규형

• 릴레이션이 보이스/코드 정규형을 만족하면서, 함수 종속이 아닌 다치 종속을 제거하면 만족

 

제 5 정규형

• 릴레이션이 제 4 정규형 만족하면서, 후보키를 통하지 않는 조인 종속을 제거하면 만족

 

정규화 과정

 

※ 정규화 시 주의사항

- 모든 릴레이션이 제 5 정규형에 속해야만 바람직한 것 아님

- 일반적으로 제 3 정규형이나 보이스/코드 정규형에 속하도록 릴레이션을 분해하여 데이터 중복 줄이고, 이상 현상을 해결