[Database] 정규화

잘못된 DB 설계로 인한 갱신 이상

name	id	address	phone	department_id	department_name
김철수	2100	석촌동	123-1234	1	개발
김철수	2100	석촌동	123-1234	2	기획
박수영	4311	삼전동	341-1002	3	영업
정유나	3012	가락동	859-4099	2	기획
정유나	3012	가락동	859-4099	3	영업

• 정보의 중복
  • 어떤 정보가 반복적으로 저장되어 저장 공간이 낭비된다
  • 속한 부서(department_id)만큼 사원 정보가 낭비됨
• 수정 이상(modification anomaly)
  • 반복된 데이터 중에 일부만 수정하면 데이터의 불일치가 발생한다. (모든 데이터를 수정해야 이용 가능)
  • 부서 이름이 바뀔 때, 부서 id에 해당하는 모든 부서명을 바꿔줘야 한다. (바꾸지 않을 경우 오류가 생긴다.)
• 삽입 이상(insertion anomaly)
  • 불필요한 정보를 함께 저장하지 않고는 어떤 정보를 저장하는 것이 불가능하다.
  • 새로운 부서가 생겼는데 해당 부서에 사원이 한명도 없을 경우, 입력이 불가능하다. (Primary Key가 (name, id)이기 때문)
• 삭제 이상(deletion anomaly)
  • 유용한 정보를 함꼐 삭제하지 않고는 어떤 정보를 삭제하는 것이 불가능하다. (원하는 정보 외에 다른 정보도 삭제)
  • 어떤 부서에 사원이 한명 있을 때, 해당 사원 정보를 삭제할 경우, 부서 정보도 삭제된다.

함수적 종속성

• determinant(결정자)
  • 주어진 테이블에서 다른 필드를 고유하게 결정하는 하나 이상의 필드
  • $A \rightarrow B$ "A가 B의 determinant이다."
• A 속성(attribute)이 B 속성의 결정자(determinant)이면 B가 A에 함수적으로 종속한다.
  (어떤 테이블 R에서 B 속성이 A 속성에 함수적으로 종속한다.
  $\Leftrightarrow$ 각 A 값에 대해 반드시 한 개의 B 값이 대응된다.)
• 제2정규형 부터 BCNF까지 적용

완전 함수적 종속성(FFD: Full Functional Dependency)

• Def) 테이블 R에서 $A \rightarrow B$ 이면서 A의 어떠한 진부분 집합에도 함수적으로 종속하지 않으면 B는 A에 완전하게 함수적으로 종속한다고 한다.

이미지 참조) http://contents2.kocw.or.kr/KOCW/document/2016/shinhan/leeukhyun/11.pdf

• 완전 함수적 종속성 $\Rightarrow$ 키의 최소성 / 키를 구성하는 모든 필드가 있어야 설명이 가능하다.
• 부분 함수적 종속성 $\Rightarrow$ (복합)키의 일부분으로도 설명할 수 있는 필드가 존재한다.

이행적 함수적 종속성(transitive FD)

• 테이블 R에서 필드 A, B, C가 있을 때, C가 A에 이행적으로 종속한다. ($A \rightarrow C$)
  $\Leftrightarrow$ $A\rightarrow B \land B\rightarrow C$

이미지 참조) http://contents2.kocw.or.kr/KOCW/document/2016/shinhan/leeukhyun/11.pdf

• 학번을 알면 학과이름과 학과전화번호를 알 수 있고, 학과이름을 알면 학과전화번호를 알 수 있기 때문에 학과전화번호는 학번에 이행적으로 종속한다.

제1정규형, 제2정규형, 제3정규형, BCNF

제1정규형

• Def) 테이블 R이 제1정규형을 만족한다 $\Leftrightarrow$ 테이블 R의 모든 속성이 원자값만을 갖는다.

• 모든 속성에 반복 그룹(repeating group)이 나타나지 않으면 제1정규형을 만족한다.

  • repeating group : 한 개의 기본 키값에 대해 두 개 이상의 값을 가질 수 있는 애트리뷰트 (아래 테이블에서 과목번호는 반복 그룹이므로 제1정규형을 만족하지 못한다.)

• 객체 지향 데이터베이스에서는 제1정규형을 완화해 필드 값으로 집합, 리스트, 배열 등을 가질 수 있다.

  학번	이름	과목번호
  11302	김창선	{CS302, CS203}
  20511	박준서	{CS312, CS203}

• 해결 방법

  1. 반복 그룹 필드를 분리해서 새로 저장

     학번	이름	과목번호
     11302	김창선	CS302
     11302	김창선	CS203
     20511	박준서	CS312
     20511	박준서	CS203

  2. 반복 그룹 필드를 분리해서 새로운 테이블에 저장

     학번	이름
     11302	김창선
     20511	박준서

     ---

     학번	과목번호
     11302	CS302
     11302	CS203
     20511	CS312
     20511	CS203

제2정규형

• Def) 테이블 R이 제2정규형을 만족한다 $\Leftrightarrow$ 테이블 R이 제1정규형을 만족하면서, 어떤 후보 키에도 속하지 않는 모든 속성들이 R의 기본 키에 완전하게 함수적으로 종속하는 것
• 기본 키가 두 개 이상의 필드로 구성되었을 경우에만 제1정규형이 제2정규형을 만족하는지 고려할 필요가 있음

제3정규형

• Def) 테이블 R이 제3정규형을 만족한다. $\Leftrightarrow$ 테이블 R이 제2정규형을 만족하면서, 키가 아닌 모든 필드가 테이블 R의 기본 키에 이행적으로 종속하지 않는 것

BCNF (Boyce-Codd normal form)

• Def) 테이블 R이 BCNF를 만족한다. $\Leftrightarrow$ 테이블 R이 제3정규형을 만족하고, 모든 결정자가 후보 키이어야 한다.