[데이터베이스] 정규화, 함수 종속 관계, 정규형

정규화(Normalization) 요약

• 사실상 DB(스키마) 설계를 완성하는 마지막 단계
• 각종 이상 현상(삽입 이상, 갱신 이상, 삭제 이상)을 해결하면서 데이터베이스 설계를 올바르게 해가는 과정이다.
• 이상 현상이 발생하지 않도록 테이블을 분해하는 과정이다.

 

함수 종속(Functional Dependency)

• 위와 같은 이상(anomal) 현상의 원인은 속성들 간에 존재하는 여러 종속관계를 하나의 테이블에 표현함에 있다.
• 정규화는 함수적 종속성을 판단하여 수행하게 된다. 이 함수적 종속성이란 속성들 간의 관련성을 이야기한다.

함수 종속 관계

• 결정자인 X와 종속자인 Y는 특정 테이블 내 속성들의 부분집합이다.
• X가 Y를 함수적으로 결정한다는 것은, 테이블의 모든 레코드에 대하여 하나의 X값에 대한 Y값은 항상 하나라는 점이다.

userID(pk)	username	class
red	kim	silver
blue	kang	silver
orange	lee	gold
yellow	park	platinum

• 위 테이블 구조를 예시로 살펴보면, 기본키인 userID가 X(결정자)로 취급할 수 있다.
• 꼭 기본키가 아니더라도 후보키는 모두 결정자가 될 수 있다.
• 위 예시에서 만약 username을 결정자로 취급할 수 있을까? -> 아니다! username 칼럼은 레코드의 값이 중복될 수 있기 때문에 다른 속성 값을 유일하게 결정하지 못한다. 그래서 결정자가 되지 못한다.
• 후보키가 아닌 속성 값도, 다른 속성 값을 유일하게 결정하면 결정자가 될 수 있다.
• 정리하면 위 예시에서는 userID -> username, userID -> class로 함수 종속 관계를 정리할 수 있다.
• 일반적으로 함수 종속은 완전 함수 종속(FFD)을 의미한다. 완전 함수 종속은 Y가 X에 종속이 되나, X의 전체가 아닌 X의 일부분에는 종속되지 않음을 의미한다.
• 부분 함수 종속(PFD)은 속성 집합 Y가 속성 집합 X의 전체가 아닌 일부분에도 함수 종속이 되는 관계를 의미한다.

 

함수 종속 판단 시 유의 사항

• 현재 존재하는 레코드들로 함수 종속 관계를 섣불리 판단하면 안 된다. 예를 들어 위 예시에서는 현재 레코드들의 username으로 class를 함수적으로 결정할 수 있다고 판단할 수 있지만, username은 언제든지 중복될 수 있다. 이때는 함수 종속성이 사라져서 이상 현상이 발생하게 된다.
• 속성 자체의 의미를 기반으로 함수 종속성을 판단하자.

 

정규화 원칙

• 1) 무손실 분해 : 분해로 인한 정보 손실이 발생하지 않아야 한다. 분해된 테이블을 조인하면 복원이 가능해야 한다.
• 2) 분해하면 분해할수록 데이터의 중복성을 감소시켜야 한다.
• 3) 분리의 원칙 : 독립적인 관계는 별개의 테이블로 표현해야 한다.

 

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정규형

• 테이블이 정규화된 정도를 정규형(Normal Form, NF)이라고 표현한다.
• 각 정규형마다 제약조건이 존재한다.
• 정규형의 차수가 높아질수록 요구되는 제약조건이 많아지고 엄격해진다.
• 테이블의 특성을 고려해서 적합한 정규형을 선택한다.

 

제1,2,3 정규형, BCNF

• 제1 정규형은 모든 속성의 값이 쪼개질 수 없는 원자 값(atomic value)만을 가질 때 제1 정규형이라고 한다.
• 보통 RDBMS라고 할 때, 제1 정규형은 만족해야 한다.
• 제2 정규형은 부분 함수 종속을 제거한 형태를 의미한다. 즉, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 완전 함수 종속되어야 한다.
• 제2 정규형에서도 이행적 함수 종속이 존재하여 이상 현상(갱신,삭제,삽입 이상)이 발생할 수 있다.
• 이행적 함수 종속이란 X->Y, Y->Z의 관계일 때 논리적으로 X->Z의 관계가 성립되는데, 이때 Z가 X에 이행적으로 함수 종속되었다고 한다.

이행적 함수 종속

• 제3 정규형은 이러한 이행적 함수 종속을 제거한 정규형을 의미한다. 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 이행적 함수 종속이 되지 않으면 성립한다.
• 보이스/코드 정규형(BCNF)은 위 제3 정규형을 만족한 상태에서 모든 결정자가 후보키일 때 성립한다.

 

출처 : https://velog.io/@bsjp400/Database-DB-%EC%A0%95%EA%B7%9C%ED%99%94-%EB%B9%84%EC%A0%95%EA%B7%9C%ED%99%94%EB%9E%80

 

• 정규형을 무조건 높게 하는 게 정답은 아니다! 현실적으로 모든 테이블을 BCNF까지 분해할 이유는 없다. 상황에 따라 테이블의 정규형 수준을 정하면 된다.

 

각종 정규형 예시들