데이터베이스 정규화: Difference between revisions
From IT Wiki
No edit summary Tag: Manual revert |
m (띄어쓰기 및 불필요한 단어 제거) |
||
Line 149: | Line 149: | ||
:*하지만 사실 학과장은 소속학과 하나만에도 종속(소속학과 <-> 학과장)되므로 이는 부분적인 종속관계가 포함되어 있다. | :*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. | :*즉 학과장은 꼭 이 릴레이션에 있어야 할 필요도 없고, 이 릴레이션에 있는 순간 '김교수'와 같이 계속 중복적재 될것이다. | ||
*'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예''' | *'''발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예''' | ||
**삽입 이상: 컴퓨터과, 전자과, 기계과 학생을 추가하고자 할 경우 | **삽입 이상: 컴퓨터과, 전자과, 기계과 학생을 추가하고자 할 경우 중복 정보인 학과장 정보가 삽입되어야 한다. | ||
**갱신 이상: 컴퓨터과의 학과장이 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다. | **갱신 이상: 컴퓨터과의 학과장이 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다. | ||
**삭제 이상: 신사임당이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 기계과 학과장의 정보가 | **삭제 이상: 신사임당이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 기계과 학과장의 정보가 사라져 버린다. | ||
*'''2NF를 만족시키는 릴레이션''' | *'''2NF를 만족시키는 릴레이션''' | ||
Revision as of 17:09, 4 May 2024
- Database Normalization
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 원자값이어야 한다.
- 1NF를 만족하지 않는 릴레이션
수강과목 수강자 수학 홍길동 과학 임꺽정, 신사임당 사회 홍길동, 임꺽정
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
- 갱신 이상: 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'
- 갱신 이상: 홍길동이 사회과목을 '역사'로 바꾸었다. 그럼 임꺽정이 듣고 있는 사회 과목도 바뀌어버린다.
- 1NF를 만족시키는 릴레이션
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 종속을 제거해야 한다.
- 즉 완전 함수 종속이 되도록 해야 한다.
- 2NF를 만족하지 않는 릴레이션
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.
- 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
- 삽입 이상: 컴퓨터과, 전자과, 기계과 학생을 추가하고자 할 경우 중복 정보인 학과장 정보가 삽입되어야 한다.
- 갱신 이상: 컴퓨터과의 학과장이 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다.
- 삭제 이상: 신사임당이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 기계과 학과장의 정보가 사라져 버린다.
- 2NF를 만족시키는 릴레이션
학번 이름 소속학과 1901 홍길동 컴퓨터과 1845 임꺽정 전자과 1706 신사임당 기계과 1925 장영실 컴퓨터과
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.
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
- 삽입 이상: 컴퓨터과, 전자과 학생을 추가하고자 할 경우 더이상 불필요한 중복정보인 대학 정보가 삽입되어야 한다.
- 갱신 이상: 컴퓨터과의 소속 대학이 'IT대학'으로 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다.
- 삭제 이상: 홍길동이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 컴퓨터과의 대학 정보가 사라져 버린다.
- 3NF를 만족시키는 릴레이션
학번 | 이름 | 소속학과 |
---|---|---|
1901 | 홍길동 | 컴퓨터과 |
1845 | 임꺽정 | 전자과 |
1706 | 신사임당 | 경제 |
1925 | 장영실 | 경영 |
소속학과 | 대학 |
---|---|
컴퓨터과 | 공대 |
전자과 | 공대 |
경제 | 경상 |
경영 | 경상 |
BCNF
- Boyce and Codd Normal Form
- BCNF를 만족하려면 결정자이면서 후보 키가 아닌 속성을 제거해야 한다.
- BCNF를 만족하지 않는 릴레이션
학번 | 과목 | 교수 |
---|---|---|
100 | 데이터베이스 | 홍길동 |
100 | 자료구조 | 임꺽정 |
200 | 네트워크 | 장영실 |
300 | 네트워크 | 장영실 |
- 제약사항
- 한 학생은 동일한 과목에 대해 한 교수에게만 수강 가능
- 각 교수는 하나의 과목만 담당
- 한 과목은 여러 교수가 담당 가능
- 후보 키: (학번, 과목)
- 함수적 종속성
- (학번, 과목) → 교수
- 교수 → 과목
- 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
- 삽입 이상: 200 학생이 데이터베이스를 수강하고자 할 경우, 현재 불필요한 홍길동 교수 정보가 한번 더 삽입된다.
- 갱신 이상: 장영실 교수의 담당 과목이 알고리즘으로 변경되면, 장영실 교수의 과목을 수강하는 모든 학생들의 튜플도 검색해서 수정해야 한다.
- 삭제 이상: 300 학생이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 인공지능 과목을 유관순 교수가 담당하고 있다는 정보가 사라진다.
- BCNF 분해 방법
- 함수적 종속성 Z → X가 있으며 Z가 후보 키가 아닌 경우, (R - X)와 ZX로 릴레이션을 분리
- 예시. 함수적 종속성 (교수 → 과목)이 있으며, 교수가 후보 키가 아니기 때문에, (학번, 교수), (교수, 과목)으로 분리
- BCNF 분해의 특징
- 무손실 조인 분해
- 종속성 유지가 불가능할 수 있음(예시의 경우 함수적 종속성 "(학번, 과목) → 교수"를 유지할 수 없음)
- BCNF를 만족시키는 릴레이션
- 삽입 이상 해결: 200 학생이 데이터베이스를 수강하기 위해, 홍길동 교수의 정보가 삽입될 필요가 없어진다.
- 갱신 이상 해결: 장영실 교수의 담당 과목을 변경하기 위해 다른 튜플들을 검색해서 수정할 필요가 없다.
- 삭제 이상 해결: 300 학생이 자퇴하면, 300 학생의 수강 정보만 삭제하면 된다.
학번 | 교수 |
---|---|
100 | 홍길동 |
100 | 임꺽정 |
200 | 장영실 |
300 | 장영실 |
과목 | 교수 |
---|---|
데이터베이스 | 홍길동 |
자료구조 | 임꺽정 |
네트워크 | 장영실 |
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