Normalization

정규화에 대해서 설명해 주세요.

• 정규화(Normailization) 는 관계형 데이터 모델에서 데이터의 중복성을 제거하여 이상 현상을 방지하고, 데이터의 일관성과 정확성을 유지하기 위해 무손실 분해하는 과정이다.

• 정규화의 기본 목표는 테이블 간에 중복된 데이터를 허용하지 않는다는 것이다.

• 중복된 데이터를 허용하지 않음으로써 무결성을 유지할 수 있으며, DB의 저장 용량도 줄일 수 있다.

  • 데이터의 무결성(Integrity)란 데이터가 전송, 저장되고 처리되는 모든 과정에서 변경되거나 손상되지 않고 완전성, 정확성, 일관성을 유지함을 보장하는 특성이다.

정규화 단계를 설명해 주세요.

필수 개념

• 함수 종속 종류

종류	설명
부분 함수 종속 (Partial Functional Dependency)	릴레이션에서 기본 키가 복합 키일 경우 기본 키를 구성하는 속성 중 일부에게 종속된 경우
완전 함수 종속 (Full Functional Dependency)	릴레이션에서 X -> Y 관계가 있을 때, Y는 X의 전체 속성에 대해 종속하고, 부분 집합 속성에 종속하지 않는 경우
이행 함수 종속 (Transitive Functional Dependency)	릴레이션에서 X -> Y, Y -> Z 종속 관계가 있을 때, X -> Z가 성립되는 경우

• 키 종류

종류	설명
기본 키 (Primary Key)	테이블의 각 튜플들을 고유하게 식별하는 컬럼
대체 키 (Alternate Key)	후보 키 중에서 기본 키로 선택되지 않은 키
후보 키 (Candidate Key)	- 테이블에서 각 튜플을 구별하는 데 기준이 되는 컬럼 - 기본 키와 대체 키를 합친 키(기본 키 ⊆ 후보 키, 대체 키 ⊆ 후보 키)
슈퍼 키 (Super Key)	릴레이션을 구성하는 모든 튜플에 대해 유일성은 만족하지만, 최소성은 만족하지 못하는 키
외래 키 (Foreign Key)	- 테이블 간의 참조 데이터 무결성을 위한 제약 조건 - 한 릴레이션의 컬럼이 다른 릴레이션의 기본 키로 이용되는 키

제 1 정규화

• 테이블 내의 속성값은 원자값(하나의 값)을 가지고 있어야 한다.

• 모든 속성에 반복되는 그룹이 나타나지 않아야 한다.

• 기본키를 사용하여 관련 데이터와 각 집합을 고유하게 식별할 수 있어야 한다.

다음 테이블은 "취미들" 컬럼에 대해 원자값을 가지고 있지 않은 행이 존재하기 때문에 제 1 정규형을 만족하지 못한다.

img_2.png

제 1 정규화하여 분해한 결과는 다음과 같다.

img_3.png

제 2 정규화

• 제 1 정규화를 진행한 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해한다.

  • 완전 함수 종속 : 기본 키의 부분집합이 결정자가 되어선 안 된다는 것을 의미한다.

• 테이블에서 기본 키가 복합 키(키1, 키2)로 묶여있을 때, 두 키 중 하나의 키만으로 다른 컬럼을 결정지을 수 있으면 안 된다.

  • 기본 키의 부분집합 키가 결정자가 되어선 안 된다.

img_4.png

• 기본 키는 (학생 번호, 강좌이름)으로 복합 키이다. 그리고 이 기본 키는 "성적"을 결정하고 있다.

• 그런데 여기서 "강의실" 컬럼은 기본 키의 부분집합인 "강좌이름"에 의해 결정될 수 있다.

• 즉, 기본 키의 부분 키인 "강좌이름"이 결정자이기 때문에 강의실을 분해해 별도의 테이블로 관리하여 제 2 정규형을 만족시킬 수 있다.

img_5.png

제 3 정규화

• 제 2 정규화를 진행한 테이블에 대해 이행적 종속을 없애도록 테이블을 분해한다.

img_6.png

• 학생 번호는 강좌 이름을 결정하고 있고, 강좌 이름은 수강료를 결정하고 있다.

• 세 컬럼을 한 테이블에 두는 것은 이행함수 종속성으로 인해 3차 정규화를 만족하지 못한다.

• 학생번호는 수강료에 직접 영향을 주는 관계가 아니기 때문에 (학생번호, 강좌이름) 테이블과 (강좌이름, 수강료) 테이블로 분리하여 이햄 함수 관계를 제거하여 3차 정규화를 만족한다.

img_7.png

• 학생 번호를 통해 강좌이름을 참조하고, 강좌이름을 통해 수강료를 참조하도록 분해했다.

보이스-코드 정규화(BCNF)

• BCNF 정규화는 제 3 정규화를 진행한 테이블에 대해 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분해한다.

img_8.png

• 기본 키는 (학생번호, 특강이름)이다. 그리고 기본 키는 "교수"를 결정하고 있고, "교수"는 "특강이름"을 결정하고 있다.

• 문제는 "교수"가 "특가이름"을 결정하는 결정자이지만, 후보 키가 아니라는 점이다.

• 때문에 BCNF 정규화를 만족시키기 위해 테이블을 분리할 수 있다.

img_9.png

• "특강신청" 테이블과 "특강교수" 테이블로 분리했다.

참고

• 참고 블로그