[Database] 정규화 과정

들어가며

잊고 있던 정규화 과정을 다시한번 기억해보며 ..

회사에서는 2단계 이상하면 많이한거랬나.. 3단계였나 기억이안나네

정규화 과정

릴레이션 (테이블) 간 잘못된 종속 관계로 DB 이상현상이 발생한다.

이를 해결하거나 저장공간을 효율적으로 사용하기 위해 릴레이션을 여러개로 분리하는 과정이다.

DB 이상현상이란 ?

삭제 이상

• 내가 원하는 값만 테이블에서 삭제하고 싶은데, 하나의 튜플이 삭제를 원하지 않는 속성값도 갖고 있기에 같이 지워져서 발생하는 문제

삽입 이상

• 내가 원하는 값만 테이블에 삽입하고 싶은데, 테이블에 필요하지 않은 필드들 때문에 원치 않는 필드의 값도 삽입해야 하는 경우 발생하는 문제
• ex) null

수정 이상

• 투플 수정 시 중복된 데이터의 일부만 수정되어 데이터의 불일치 문제가 일어나는 문제

제 1 정규형

• 릴레이션의 모든 속성 값(도메인원자값)이 원자값을 가지면 제 1 정규형
• 비정규형 → 1정규형

발생할 수 있는 문제점

• 삽입 이상 : 학생이 추가될 경우 수강명, 성취도를 무조건 입력하여야한다.
• 삭제 이상 : 홍철 학생이 프런트 특강을 제거하면 해당 과목에 대한 정보가 사라진다.
• 갱신 이상 : 1번 학생이 수강명을 변경할 경우 다 바뀐다.

제 2 정규형

• 릴레이션이 제 1 정규형이며 부분함수 종속성을 제거한 형태이다. → 완전함수 종속이다.
  • • X의 값을 알면 Y의 값을 바로 식별할 수 있고, X의 값에 Y의 값이 달라질 때, Y는 X에 함수적 종속
    • 기본키가 여러 속성으로 구성되어 있을경우 기본키를 구성하는 모든 속성이 포함된 기본키에 종속된 경우완전 함수 종속

맨위 그림은 {유저 ID, 수강명} 이라는 기본키를 사용한다.

성취도 라는 컬럼은 {유저번호, 수강명} 이라는 대체키라는 기본키가 아닌 속성에 종속될 수 있기 때문에 제거해준다.

아래 그림은 {유저 ID, 수강명} 이라는 기본키를 사용하는데, 성취도 라는 컬럼은 {유저ID, 수강명}이라는 기본키에 종속되기에 완전함수 종속이라고 할 수 있다.

• 삽입 이상 : 수강만 했을 시점에는 성취도도 꼭 같이 삽입해주어야한다.
• 삭제 이상 : 홍철이 사라지면 수강과목이 사라진다.
• 갱신 이상 : ?

기본키에 대해 부분적으로 종속되는 속성들을 제거하여 데이터 중복성을 제거한다. 따라서 기본키 이외에 값으로 종속적인 속성이 없다.

제 3 정규형

제 2 정규형이고, 기본키가 아닌 모든 속성이 이행적 함수 종속을 만족하지 않는 상태를 의미한다.

• 이행적 함수 종속
  • A→B , B→C 이면 A→C 이다. C가 A에 이행적 함수 종속이다.

위의 이미지는 홍철 → 플래티넘, 플래티넘 → 30% 면 홍철 → 30%이므로 이행적 함수 종속이다.

유저 ID라는 기본키가 등급을, 등급이라는 기본키가 할인율을 결정한다.

기본키 이외의 속성이 그 외 다른 속성을 결정할 수 없다.

이를 분리하여 이행적 함수 종속 아니도록 한다.

속성 X가 동일한 값을 가지면 Y와 Z도 강제로 같은 값을 가져야되는 중복 데이터가 발생한다.

• 삽입 이상 : 이행적 함수 종속이 있는 경우, 삽입 시에 종속된 속성들의 값을 함께 입력해야 한다.
• 갱신 이상: 이행적 함수 종속이 있는 경우, 갱신 작업 시 종속된 속성들을 함께 업데이트하지 않으면 데이터의 불일치가 발생합니다. 한 속성만 갱신하면 다른 종속 속성들과 일치하지 않는 데이터가 되는 문제가 발생할 수 있다.
• 삭제 이상: 이행적 함수 종속이 있는 경우, 특정 데이터를 삭제할 때 종속된 다른 데이터들도 함께 삭제해야만 데이터베이스의 무결성이 유지된다. 따라서 원하지 않는 데이터 손실이 발생한다. 마스터 삭제시 할인율 삭제

BCNF

제 3 정규형이고 결정자가 후보키가 아닌 함수 종속 관계를 제거하여 릴레이션의 함수 종속 관계에서 모든 결정자가 후보키인 상태를 말한다.

• X→Y가 성립할 때 모든 결정자 X가 후보키이면 BCNF 정규형

• 삽입 이상 : 새로운 강사가 수강을 추가할 수 없다. 학번이 필요하다.
• 삭제 이상 : 12010 이 코테를 취소하면 큰돌의 코테는 사라진다.
• 갱신 이상 : 큰돌 과목이 바뀌면 다바꿔줘야한다.

결정자(X)가 후보키로 취급되고 있지 않기 때문이다.

후보키는 슈퍼키중에서 최소성을 갖는 키이므로 이 릴레이션에서는 (학번, 수강명)이나 (학번, 강사)가 후보키가 된다. 강사만으로는 후보키가 될 수 없다.

하지만, 후보키가 아님에도 과목명을 결정할 수 있기 때문에 담당 교수는 결정자(X)에 속한다. 위의 문제를 해결하고자

모든 결정자는 항상 후보키가 되도록 릴레이션을 분해해주면 BCNF를 만족하게 된다.

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무조건 정규화 과정이 옳은 것은 아니다. 성능이 너무 떨어질 경우 반정규화를 진행한다