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정규형


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
    • 소속학과는 특정 대학에 속한다. 즉 대학은 소속학과에 종속된다.
    • 홍길동 → 컴퓨터과이고 컴퓨터과→공대일 때, 홀길동→공대인 관계가 성립한다.
학번 이름 소속학과 대학
1901 홍길동 컴퓨터과 공대
1845 임꺽정 전자과 공대
1706 신사임당 경제 경상
1925 장영실 경영 경상
  • 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
    • 삽입이상: 컴퓨터과, 전자과 학생을 추가하고자 할 경우 더이상 불필요한 중복정보인 대학 정보가 삽입되어야 한다.
    • 갱신이상: 컴퓨터과의 소속 대학이 'IT대학'으로 변경되었다. 하나만 변경하면 모순이 발생하므로 다 찾아서 변경해야 한다.
    • 삭제이상: 홍길동이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 컴퓨터과의 대학 정보가 사라져 버린다.
  • 3NF를 만족시키는 릴레이션
학번 이름 소속학과
1901 홍길동 컴퓨터과
1845 임꺽정 전자과
1706 신사임당 경제
1925 장영실 경영
소속학과 대학
컴퓨터과 공대
전자과 공대
경제 경상
경영 경상

BCNF

Boyce and Codd Normal Form
BCNF를 만족하려면 결정자이면서 후보키가 아닌 것을 제거해야 한다.
  • BCNF를 만족하지 않는 릴레이션
학번 과목 교수
100 데이터베이스 홍길동
100 자료구조 임꺽정
200 네트워크 장영실
300 인공지능 유관순
  • 제약사항
    • 한 학생은 동일한 과목에 대애 한교수에게만 수강가능
    • 각 교수는 하나의 과목만 담당
    • 한 과목은 여러 교수가 담당가능
  • 분석
    • (학번 + 과목)은 교수를 결정 짓는다.
    • 교수는 과목을 결정 짓는다.
    • 즉, 교수 또한 결정자인데 교수는 학번을 결정 지을 수 없으므로 후보키는 아니다.
  • 발생할 수 있는 이상(Anomaly)의 예
    • 삽입이상: 200학생이 데이터베이스를 수강하고자 할 경우, 현재 불필요한 홍길동 교수 정보가 한번 더 삽입된다.
    • 갱신이상: 홍길동의 담당 과목이 알고리즘으로 바뀌었다. 담당 과목을 변경할 경우, 학생의 수강 과목이 변경되어 버린다.
    • 삭제이상: 300학생이 자퇴해서 삭제하고자 한다. 이 삭제로 인해 인공지능 과목을 유관순 교수가 담당하고 있다는 정보가 사라진다.
  • BCNF를 만족시키는 릴레이션
학번 과목코드
100 DB01
100 DS01
200 NW01
300 AI01
과목코드 과목 교수
DB01 데이터베이스 홍길동
DS01 자료구조 임꺽정
NW01 네트워크 장영실
AI01 인공지능 유관순

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

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