데이터베이스 제4정규형

제4정규형(Fourth Normal Form, 4NF)은 릴레이션에 존재하는 모든 자명하지 않은 다치 종속 X ↠ Y 에서 결정자 X 가 슈퍼키여야 한다는 정규형으로, 서로 독립적인 다중 값 사실들이 한 릴레이션에 함께 저장되어 생기는 중복을 없앤다.

개요

제4정규형은 로널드 페이긴(Ronald Fagin)이 1977년 다치 종속 개념과 함께 제안했다. BCNF 는 함수적 종속성만 보기 때문에, 함수 종속이 없고 모든 속성이 키인 릴레이션은 BCNF 를 만족한다. 그런데 직원 한 명의 학위 여러 개와 형제 여러 명처럼 서로 무관한 다중 값을 한 릴레이션에 넣으면, 학위와 형제의 모든 짝을 행으로 만들어야 해서 중복과 삽입·삭제 이상이 생긴다. 제4정규형은 이런 경우를 걸러 낸다.

정의

릴레이션 R 이 종속 집합 D 에 대해 제4정규형이라는 것은, D 로부터 유도되는 모든 다치 종속 X ↠ Y 에 대해 다음 중 하나가 성립한다는 뜻이다.

• X ↠ Y 가 자명하다. 곧 Y ⊆ X 이거나 X ∪ Y = R 이다
• X 가 R 의 슈퍼키다

모든 함수 종속 X → Y 는 다치 종속 X ↠ Y 이기도 하므로, 제4정규형을 만족하는 릴레이션은 BCNF 도 만족한다.

판정 예

직원이름 ↠ 학위명, 직원이름 ↠ 형제이름, 직원이름 ↠ 담당상품번호, 파트키트명 ↠ 파트명, 파트키트명 → 가격 이 성립한다고 하자.

릴레이션	판정	이유
직원_학위(직원이름, 학위명)	4NF	직원이름 ↠ 학위명 에서 X ∪ Y 가 릴레이션 전체이므로 자명한 다치 종속이다
직원_학위_형제(직원이름, 학위명, 형제이름)	4NF 아님	직원이름 ↠ 학위명 이 자명하지 않고, 직원이름은 키가 아니다(키는 세 속성 전체)
직원_상품_학위(직원이름, 담당상품번호, 학위명)	4NF 아님	같은 이유로 직원이름 ↠ 학위명 이 위반한다
파트키트_파트_가격(파트키트명, 파트명, 가격)	4NF 아님	파트키트명 → 가격 인데 파트키트명은 키가 아니다. 키 (파트키트명, 파트명)의 일부에 가격이 종속되므로 제2정규형도 아니다

위반 릴레이션은 문제의 다치 종속을 기준으로 나눈다. 직원_학위_형제는 직원_학위(직원이름, 학위명)와 직원_형제(직원이름, 형제이름)로, 파트키트_파트_가격은 (파트키트명, 파트명)과 (파트키트명, 가격)으로 분해하면 각각 4NF 가 되고, 공통 속성이 결정자이므로 무손실 분해다.

분해 방법

4NF 를 위반하는 자명하지 않은 다치 종속 X ↠ Y 를 찾으면, R 을 (X, Y) 와 (R − Y) 로 나눈다. 새로 생긴 릴레이션에 다시 위반이 있으면 같은 방법을 되풀이한다. 이렇게 얻은 분해는 무손실 조인이다.

이웃 정규형과 구별하기

정규형	제거하는 것	조건
제3정규형	이행적 함수 종속	키가 아닌 속성이 다른 키 아닌 속성에 종속되지 않는다
BCNF	키가 아닌 결정자	모든 함수 종속의 결정자가 슈퍼키다
제4정규형	자명하지 않은 다치 종속	모든 자명하지 않은 다치 종속의 결정자가 슈퍼키다
제5정규형	조인 종속	모든 조인 종속이 후보 키를 통해서만 성립한다

같이 보기

• 다치 종속
• 데이터베이스 정규화
• 데이터베이스 보이스-코드 정규형
• 데이터베이스 제5정규형
• 함수적 종속성