Database normalization guide

데이터베이스 정규화 완벽 가이드

출제 빈도: 상
빈출 태그: 종속성, 정규화 단계, 이상 현상

데이터 종속성 (Data Dependency)

기본 개념

• 정의: 데이터와 또 다른 데이터가 서로 의존관계를 가지는 것
  • A가 변경될 때 B도 변경되고, A가 삭제될 때 B도 삭제됨
• 데이터 종속성으로 인해 변경, 삽입, 삭제 등 제약이 따르거나 무결성이 훼손됨
• 종류: 함수 종속, 다가(다치)종속, 조인 종속

함수 종속 (Functional Dependency)

• 한 속성이 다른 속성을 유일하게 식별할 수 있는 상태
• A속성이 B속성을 유일하게 식별: A -> B
• 구성요소:
  • 결정자(Determinant): 종속성 규명의 기준 속성, 유일함, 중복 비허용
  • 종속자(Dependent): 결정자에 의해 값이 정해지는 속성, 중복 허용

다가(다치) 종속 (MultiValued Dependency)

• 하나의 결정자가 다른 여러 관련없는 속성의 값을 결정함
• 종속자끼리는 서로 관련이 없음
• 표기: G ->> H | J

• 예시: 학번 -> 이름

  대여횟수

조인 종속 (Join Dependency)

• 셋 이상의 릴레이션으로 분해한 뒤 다시 조인하여 복원할 수 있음
• 공통키를 기준으로 다시 조인되어 복원할 수 있어야 함

페포 (Closure)

기본 개념

• 정의: 특정 속성에 종속되었다고 추론 가능한 모든 속성의 집합
• 예: 회원번호 속성의 폐포 = 회원번호+

종속성 추론 규칙

1. 반사(Reflexicity): Y가 X의 부분집합일 때 X->Y 성립
2. 증가(Augmentation): X->Y이면 XZ->YZ 성립
3. 이행(Transitivity): X->Y이고 Y->Z이면 X->Z 성립
4. 결합(Union): X->Y이고 X->Z이면 X->YZ 성립
5. 분해(Decomposition): X->YZ이면 X->Y이고 X->Z 성립
6. 의사이행(Pseudo Transitivity): X->Y이고 YZ->W이면, XZ->W 성립

정규화 (Normalization)

개념

• 정의: 중복성을 최소화하고 정보의 일관성을 보장
• 논리 데이터 모델링 상세화에 가장 중요한 단계

⭐정규형 단계⭐

• 비정규형: 정규화 진행 안된 상태
• 기본 정규형:
  • 1NF
  • 2NF (부분 함수 종속 제거)
  • 3NF (이행적 함수 종속 제거)
  • BCNF
• 고급 정규형:
  • 4NF (다치 종속 제거)
  • 5NF (조인 종속 제거)

정규화 특징

• 정확성, 일치성, 단순성, 비중복성, 안정성 보장
• 분해 판단기준 제공
• 무결성 유지 가능
• 유연한 데이터 구축 가능 (단, 물리적 접근경로 복잡화)

이상 현상

• 목적: 데이터 삽입, 갱신, 삭제에서 발생하는 이상현상 제거
• 종류:
  • 삽입 이상: 튜플 삽입 시 관련없는 정보 함께 삽입
  • 갱신 이상: 튜플 갱신 시 데이터 불일치
  • 삭제 이상: 튜플 삭제 시 관련된 정보 함께 삭제

정규형 단계별 설명

1. 제1정규형 (1NF)
   • 모든 속성의 도메인이 원자값을 가짐
   • 원자값이 아닌 값을 가지는 속성 제거
   • 중복 제거가 아닌 원자값 보장
2. 제2정규형 (2NF)
   • 모든 속성이 완전 함수 종속을 가짐
   • 완전 함수 종속: 종속자가 모든 결정자에 종속
   • 부분 함수 종속: 종속자가 일부 결정자에 종속
   • 예시:
     • 부분함수종속: 학번->이름
     • 완전함수종속: {학번,과목}->성적
3. 제3정규형 (3NF)
   • 이행적 함수 종속을 가진 속성이 제거된 릴레이션 스키마
   • 예시: 도서코드->도서명, 도서명->저자, 도서코드->저자
   • 모든 속성이 릴레이션의 기본키에 이행적으로 종속되지 않음
4. BCNF (Boyce-Codd 정규형)
   • 결정자가 후보키가 아닌 함수 종속이 제거된 스키마
   • 릴레이션이 3NF이고 모든 결정자가 후보키
   • 실제적인 정규화의 목표가 되는 단계
5. 제4정규형 (4NF)
   • 다치종속성을 가진 속성을 제거

   • 예: 과목 -» 강사

     프로그램

6. 제5정규형 (5NF)
   • 조인 종속을 제거
   • 조인 종속성이 후보키를 통해서만 성립

논리 데이터 모델 품질 검증

좋은 데이터 모델의 조건

• 요구사항이 빠짐없이 구현
• 시스템 운영에 최적화
• (단, 객관적인 기준이 없어 평가가 어려움)

데이터 모델의 평가요소

• 완전성: 완전히(빠짐없이) 품질 평가
• 중복 배제: 필요에 따라 데이터를 일부러 중복시킴
• 업무 규칙: 이해관계자들이 동일한 판단 하에 데이터 조작
• 데이터 재사용: 통합 설계를 통한 재사용성 향상
• 안정성 및 확장성
• 간결성
• 의사소통

논리 데이터 모델 품질 기준

• 정확성
• 완전성 (누락 최소화)
• 준거성 (데이터 표준, 표준화 규칙, 법적 요건 준수)
• 최신성
• 일관성 (통합성)
• 활용성