데이터베이스 정규화 편집하기

[[분류:데이터베이스]]
[[분류:정보처리기사]]

;;Database Normalization

==[[데이터베이스 이상 현상|이상(Anomaly) 현상]]==

*정규화를 거치지 않은 데이터베이스에서 발생할 수 있는 현상
*데이터들이 불필요하게 중복되어 릴레이션 조작에 예기치 못한 문제 발생
*애트리뷰트들의 종속관계를 하나의 릴레이션에 표현하기 때문에 발생

===이상 종류===

;삽입할 때 잘못 삽입됨, 갱신할 때 잘못 갱신됨 등의 일반적인 내용이다. 아래 정규화과정에서 예시 참고

*'''삽입 이상(Insertion Anomaly)'''
**데이터 삽입 시 의도와 다른 값들도 삽입됨
*'''삭제 이상(Delete Anomaly)'''
**데이터 삭제 시 의도와 다른 값들도 연쇄 삭제됨
*'''갱신 이상(Update Anomaly)'''
**속성값 갱신 시 일부 튜플만 갱신되어 모순 발생

==정규화 목적==

*중복을 배제하여 삽입, 삭제, 갱신 이상의 발생을 방지
*각 릴레이션에 중복된 종속성을 여러개의 릴레이션에 분할
*어떠한 릴레이션이라도 데이터베이스 내에서 표현 가능하게 함
*데이터 삽입 시 릴레이션을 재구성할 필요성 감소
*효과적인 검색 알고리즘 생성 가능


==정규화 과정==
===1NF===

;First Normal Form

1NF를 만족하려면 '''도메인이 원자값'''이어야 한다.

*'''1NF를 만족하지 않는 릴레이션'''

:{| class="wikitable"
!수강과목
!수강자
|-
|수학
|홍길동
|-
|과학
|임꺽정, 신사임당
|-
|사회
|홍길동, 임꺽정
|}
{| class="wikitable"
|+
!수강과목
!수강자1
!수강자2 
!수강자3
|-
|국어
|홍길동
|
|
|-
|수학
|신사임당
|홍길동
|
|-
|영어
|고길동
|신사임당
|홍길동
|}
:*수강자 속성이 원자값이 아니다.
:*유사한 속성이 중복, 반복되는 경우도 정규화의 대상이 된다

* '''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
**'''갱신이상''': 홍길동이 사회과목을 '역사'로 바꾸었다. 그럼 임꺽정이 듣고 있는 사회 과목도 바뀌어버린다.
*** UPDATE 과목 SET 수강과목 = '역사' WHERE 수강과목 = '사회' AND 수강자 = '홍길동'
**'''삭제 이상''': 임꺽정이 '과학' 과목을 수강취소했다. 그럼 신사임당의 수강 정보도 삭제된다.
***DELETE FROM 과목 WHERE 수강과목 = '과학' AND 수강자 = '임꺽정'
*'''1NF를 만족시키는 릴레이션'''

:{| class="wikitable"
!수강과목
!수강자
!일련번호 
|-
|수학
|홍길동
|1
|-
|과학
|임꺽정
|2
|-
|과학
|신사임당
|3
|-
|사회 
|홍길동
|4
|-
|사회
|임꺽정
|5
|}
:* 가장 간단한 것은 원자값으로 분해해 튜플로 구분하고 다른 키를 추가하는 것이다.
:*실제로 복잡한 테이블은 이렇게 단순하게 분해해버리면 다른 중복 문제들이 많이 생겨 테이블 구조를 따져봐야한다.

===2NF===

;Second Normal Form
;2NF를 만족하려면 '''부분적 함수 종속'''을 제거해야 한다.

*즉 완전 함수 종속이 되도록 해야 한다.
*'''2NF를 만족하지 않는 릴레이션'''

:{| class="wikitable"
!학번
!이름
!소속학과
!학과장
|-
|1901
|홍길동
|컴퓨터과
|김교수
|-
|1845
|임꺽정
|전자과
|박교수
|-
|1706
|신사임당
|기계과
|천교수
|-
| 1925
|장영실
|컴퓨터과
|김교수
|}
:*학번 <-> 이름+소속+학과장은 종속 관계가 있다.(한 학과내의 이름은 중복되지 않는다고 가정)
:*하지만 사실 학과장은 소속학과 하나만에도 종속(소속학과 <-> 학과장)되므로 이는 부분적인 종속관계가 포함되어 있다.
:*즉 학과장은 꼭 이 릴레이션에 있어야 할 필요도 없고, 이 릴레이션에 있는 순간 '김교수'와 같이 계속 중복적재 될것이다.
:* 지도교수 사무실도 학번에

*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
**삽입이상: 컴퓨터과, 전자과, 기계과 학생을 추가하고자 할 경우 더이상 불필요한 중복정보인 학과장 정보가 삽입되야 한다.
**갱신이상: 컴퓨터과의 학과장이 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다.
**삭제이상: 신사임당이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 기계과 학과장의 정보가 사라져버린다.
*'''2NF를 만족시키는 릴레이션'''

:{| class="wikitable"
!학번
!이름
!소속학과
|-
|1901
|홍길동
|컴퓨터과
|-
|1845
|임꺽정 
|전자과
|-
|1706
| 신사임당
|기계과
|-
|1925
|장영실
|컴퓨터과 
|}
:{| class="wikitable"
!학과
! 학과장
|-
|컴퓨터과
|김교수
|-
|전자과
|박교수
|-
| 기계과 
|천교수
|}
:*이와 같이 릴레이션을 구분하는 것이 바람직하다.

===3NF===

;Third Normal Form
;3NF를 만족하려면 이행적 함수 종속을 제거해야 한다.

*이행적 함수 종속: A→B 이고 B→C 일 때 A→C 인 관계
*3NF를 만족하지 않는 릴레이션
**소속학과는 특정 대학에 속한다. 즉 대학은 소속학과에 종속된다.
**홍길동 → 컴퓨터과이고 컴퓨터과→공대일 때, 홍길동→공대인 관계가 성립한다.

{| class="wikitable"
! 학번
!이름
!소속학과
!대학
|-
|1901
|홍길동 
|컴퓨터과 
|공대
|-
|1845
| 임꺽정
|전자과
|공대 
|-
|1706
|신사임당 
|경제
|경상 
|-
|1925
|장영실
|경영
|경상
|}

*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
**'''삽입이상''': 컴퓨터과, 전자과 학생을 추가하고자 할 경우 더이상 불필요한 중복정보인 대학 정보가 삽입되어야 한다.
**'''갱신이상''': 컴퓨터과의 소속 대학이 'IT대학'으로 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다.
**'''삭제이상''': 홍길동이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 컴퓨터과의 대학 정보가 사라져 버린다.
*3NF를 만족시키는 릴레이션

{| class="wikitable"
!학번
!이름
!소속학과
|-
|1901
|홍길동
|컴퓨터과
|-
|1845
|임꺽정
|전자과 
|-
|1706 
|신사임당
|경제
|-
|1925
|장영실
|경영
|}
{| class="wikitable"
!소속학과
!대학 
|-
|컴퓨터과
|공대
|-
| 전자과
|공대
|-
|경제
|경상
|-
|경영
|경상
|}

===BCNF===

;Boyce and Codd Normal Form
;BCNF를 만족하려면 결정자이면서 후보키가 아닌 것을 제거해야 한다.

*BCNF를 만족하지 않는 릴레이션

{| class="wikitable"
|+
! 학번
!과목
!교수
|-
|100
|데이터베이스
|홍길동
|-
|100
|자료구조
|임꺽정
|-
|200
|네트워크 
|장영실
|-
|300
|인공지능 
|유관순 
|}

*제약사항
**한 학생은 동일한 과목에 대해 한교수에게만 수강가능
**각 교수는 하나의 과목만 담당
**한 과목은 여러 교수가 담당가능
*분석
**(학번 + 과목)은 교수를 결정 짓는다.
**교수는 과목을 결정 짓는다.
**즉, 교수 또한 결정자인데 교수는 학번을 결정 지을 수 없으므로 후보키는 아니다.

*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
**'''삽입이상''': 200학생이 데이터베이스를 수강하고자 할 경우, 현재 불필요한 홍길동 교수 정보가 한번 더 삽입된다.
**'''갱신이상''': 홍길동의 담당 과목이 알고리즘으로 바뀌었다. 담당 과목을 변경할 경우, 학생의 수강 과목이 변경되어 버린다.
**'''삭제이상''': 300학생이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 인공지능 과목을 유관순 교수가 담당하고 있다는 정보가 사라진다.
*BCNF를 만족시키는 릴레이션

{| class="wikitable"
!학번
!과목코드
|-
|100
|DB01
|-
|100
|DS01
|-
|200
|NW01
|-
|300
|AI01
|}
{| class="wikitable"
!과목코드
!과목
! 교수
|-
|DB01
|데이터베이스
|홍길동
|-
|DS01
|자료구조
|임꺽정
|-
|NW01
|네트워크
|장영실
|-
|AI01
|인공지능
|유관순
|}

===4NF===

;Fourth Normal Form
;4NF를 만족하려면 다치 종속성을 제거해야 한다.

*4NF를 만족하지 않는 릴레이션
*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
* 4NF를 만족시키는 릴레이션

===5NF===

;Fifth Normal Form
;5NF를 만족하려면 조인 종속성 제거해야 한다.

*5NF를 만족하지 않는 릴레이션
*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예'''
*5NF를 만족시키는 릴레이션