데이터베이스 정규화

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

삽입할때 잘못 삽입됨, 갱신할때 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 알고리즘을 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

• 수강자 속성이 원자값이 아니다.

• 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

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.
• 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

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
• 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
• 3NF를 만족시키는 릴레이션

BCNF

Boyce and Codd Normal Form

BCNF를 만족하려면 결정자이면서 후보키가 아닌 것을 제거해야 한다.

• BCNF를 만족하지 않는 릴레이션
• 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
• BCNF를 만족시키는 릴레이션

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 결정자이면서 후보키가 아닌 것을 제거해야 한다.

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