CS 전공 지식- 4.2 ERD와 정규화 과정

KIM HYUNMIN·2024년 10월 16일

CS 기초지식

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1) ERD의 중요성

2) 정규화과정

ERD(Entity Relationship Diagram): 데이터베이스를 구축할 때 가장 기초적인 뼈대 역할을 하며, 릴레이션 간의 관계들을 시각적으로 표현한 다이어그램이다.

ERD의 중요성

ERD는 데이터베이스 설계에서 매우 중요한 역할을 합니다.

왜냐하면 ERD는 데이터베이스 설계의 시각적 도구로, 데이터간의 관계를 명확히 이해하고 설계할 수 있도록 도와주기 때문입니다.

ERD는 엔티티,속성,관계로 구성됩니다. 엔티티는 데이터베이스에서 저장할 객체를 의미하며, 엔티티의 특성을 나타냅니다.

관계는 엔티티 간의 연관성을 나타내며, 1:1 1:N N:M 등의 현태로 표현될 수 있습니다.

정규화

정규화란 ?

정규화의 기본목표는 테이블 간에 중복된 데이터를 허용하지 않는다는 것이다. 중복된 데이터를 허용하지 않음으로써 무결성을 유지할 수 있으며, DB의 저장 용량 역시 줄일수 있다.

데이터베이스 이상 현상

  • 삽입이상: 자료를 삽입할 때 의도하지 않은 자료까지 삽입해야만 자료를 테이블에 추가가 가능한 현상
  • 갱신이상: 중복된 데이터 중 일부만 수정되어 데이터 모순이 일어나는 현상
  • 삭제이상: 어떤 정보를 삭제하면, 의도하지 않은 다른 정보까지 삭제되어버리는 현상

제1 정규형
제1정규화란 테이블의 컬럼이 원자값(하나의 값)을 갖도록 테이블을 분해하는 것이다.
예를 들어 아래와 같은 고객 취미 테이블이 존재한다고 하면

위의 테이블에서 추신수와 박세리는 여러 개의 취미를 가지고 있기 때문에 제1정규형을 만족하지 못한다. 따라서 밑에 테이블처럼 원자값을 갖도록 분해하여 정규화한 테이블을 만들어야한다.

제2정규화
제2정규화란 제1정규화를 진행한 테이블에 대해 완전 함수 종속을 만족하도록 테이블을 분해하는 것이다. 여기서 완전 함수 종속이라는 것은 기본키의 부분집합이 결정자가 되어선 안된다는 것을 의미한다.

이 테이블에서 기본키는 (학생번호, 강좌이름)으로 복합키이다. 그리고 (학생번호, 강좌이름)인 기본키는 성적을 결정하고 있다. (학생번호, 강좌이름) --> (성적) 그런데 여기서 강의실이라는 컬럼은 기본키의 부분집합인 강좌이름에 의해 결정될 수 있다. (강좌이름) --> (강의실)즉, 기본키(학생번호, 강좌이름)의 부분키인 강좌이름이 결정자이기 때문에 위의 테이블의 경우 다음과 같이 기존의 테이블에서 강의실을 분해하여 별도의 테이블로 관리하여 제2 정규형을 만족시킬 수 있다. 쉽게 말해서 강의실은 학생번호와 상관없이 강좌이름으로만으로도 결정되기 때문에 이를 분리해야한다는 거다.

제 3정규화
제 3정규화란 제 2정규화를 진행한 테이블에 대해 이행적 종속을 없애도록 테이블을 분해하는 것이다. 여기서 이행적 종속이라는 것은 A->B, B->C가 성립할때 A->C가 성립되는 것을 의미한다.
예를들어 아래와 같은 계절학기 테이블을 보면

기존의 테이블에서 학생 번호는 강좌 이름을 결정하고 있고, 강좌 이름은 수강료를 결정하고 있다. 그렇기 때문에 이를 (학생 번호, 강좌 이름) 테이블과 (강좌 이름, 수강료) 테이블로 분해해야 한다. 
이행적 종속을 제거하는 이유는 비교적 간단하다. 예를 들어 501번 학생이 수강하는 강좌가 스포츠경영학으로 변경되었다고 하자. 이행적 종속이 존재한다면 501번의 학생은 스포츠경영학이라는 수업을 20000원이라는 수강료로 듣게 된다. 물론 강좌 이름에 맞게 수강료를 다시 변경할 수 있지만, 이러한 번거로움을 해결하기 위해 제3 정규화를 하는 것이다. 즉, 학생 번호를 통해 강좌 이름을 참조하고, 강좌 이름으로 수강료를 참조하도록 테이블을 분해해야 하며 그 결과는 다음의 그림과 같다.

BCNF 정규화
BCNF 정규화란 제3 정규화를 진행한 테이블에 대해 모든 결정자가 후보키가 되도록 테이블을 분해하는 것이다. 예를 들어 다음과 같은 특강수강 테이블이 존재한다고 하자.

특강수강 테이블에서 기본키는 (학생번호, 특강이름)이다. 그리고 기본키 (학생번호, 특강이름)는 교수를 결정하고 있다. 또한 여기서 교수는 특강이름을 결정하고 있다. 그런데 문제는 교수가 특강이름을 결정하는 결정자이지만, 후보키가 아니라는 점이다. 그렇기 때문에 BCNF 정규화를 만족시키기 위해서 위의 테이블을 분해해야 하는데, 다음과 같이 특강신청 테이블과 특강교수 테이블로 분해할 수 있다.

제 4정규형
제 4정규형은 다치 종속을 제거하는 정규형입니다
여기서 다치종속이란
어떤 속성 집합이 다른 송성 집합을 중복으로 결정할때 다치 종속이 발생합니다.

제 5정규형
제 5정규형은 조인 종속성을 해결하는 정규형입니다.
조인 종속성이란
어떤 테이블이 여러 개의 작은 테이블로 분해되어도 그 테이블들을 다시 조인했을 때 원래의 테이블로 복구되는 성질을 말합니다.

출처: https://mangkyu.tistory.com/110 [MangKyu's Diary:티스토리]

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