데이터베이스 정규화란?
이상 문제를 해결하기 위해 속성들 끼리의 종속 관계를 분석하여 여러개의 릴레이션으로 분해하는 과정 입니다. 일반적으로 테이블을 여러개로 분해하면 속도는 상대적으로 느려질 수 있지만, 분해하지 않으면 이상 문제들이 발생 합니다.
이상 문제
삽입 이상 : 데이터를 저장할 때 원하지 않는 정보가 함께 삽입되는 경우
삭제 이상 : 튜플을 삭제함으로써 유지되어야 하는 정보 까지도 연쇄적으로 삭제되는 경우
갱신 이상 : 중복된 튜플 중 일부의 속성만 갱신 시킴 으로써 정보의 모순성이 발생하는 경우
예를들어 아래와 같은 테이블이 있을 경우 이상 문제가 발생할 수 있습니다.
삽입 이상 : 신입 학생이 입학하여 학번과 학년 등을 입력하려 했으나 아직 과목이 정해지지 않았거나, 시험을 보지 않아 성적이 없는 상태이기 때문에 불필요한 정보(과목 이름, 성적)를 함께 삽입 해야 함
삭제 이상 : 학생 번호가 2번인 학생의 과목에 대한 성적을 삭제할 경우 학생 번호와 학년 등 모든 정보가 같이 삭제되어 학생의 정보 자체가 사라짐
갱신 이상 : 학생 번호가 3번인 학생이 2학년이 되어 학년 정보를 변경 하려 하는데 3개를 모두 하나씩 바꿔줘야 함, 하나라도 안바꿀 경우 한명의 학생에 대한 정보가 서로 달라지는 정보의 모순성이 발생
함수적 종속이란?
함수적 종속은 어떠한 릴레이션에서 속성들의 부분 집합을 X, Y라 할 때 특정 튜플에서 X의 값이 Y의 값을 함수적으로 결정 한다면 Y가 X에 함수적으로 종속 되었다고 합니다.
함수적 종속의 추론 규칙은 아래와 같습니다.
재귀 규칙 : Y가 X의 부분 집합이면 X → Y 이다.
증가 규칙 : X → Y 이면 WX → WY 이고 WX → Y 이다.
이행 규칙 : X → Y 이고 Y → Z 이면 X → Z 이다.
유니온 규칙 : X → Y 이고 X → Z 이면 X → YZ 이다.
분해 규칙 : X → YZ 이면 X → Y와 X → Z 이다.
가이행 규칙 : 만일 W → X 이고 XY → Z 이면 WY → Z 이다.
정규화 과정
제1 정규형
도메인은 모두 원자값이어야 합니다. 핸드폰 번호에 2가지가 들어가 있기 때문에 제1 정규형을 만족할 수 없게 됩니다. (관계형 데이터 베이스의 경우 기본적으로 도메인은 모두 원자값이기 때문에 제1 정규형은 지켜져 있습니다)
위의 테이블을 제1 정규형에 맞춰 수정하면 아래와 같습니다.
제2 정규형
제2 정규형은 부분 함수 종속을 제거 합니다. 아래 표에서 학번은 학부와 등록금을 결정할 수 있고, 학번과 과목 코드는 성적을 결졍할 수 있습니다.
함수(학번, 과목코드)에서 부분 함수인 학번 혼자서 학부와 등록금을 결정할 수 있기 때문에 제2 정규형을 만족할 수 없기 때문에 성적, 학부, 등록금에 모두 영향을 주는 학번을 기준으로 릴레이션을 아래와 같이 분리 시킵니다.
제3 정규형
제3 정규형은 이행 함수 종속을 제거 합니다. 현재 아래 테이블은 학번(X)이 학부(Y)를 결정하고, 학부(Y)가 등록금(Z)을 결정 하고, 이행 규칙에 따라 학번(X)이 등록금(Z)을 결정할 수 있습니다. (이행 규칙 : X → Y 이고 Y → Z 이면 X → Z 이다.)
현재는 이행 규칙을 만족하므로 제3 정규형을 만족 시키지 못하며, 이행 함수 종속을 제거해주어야 합니다.
또한 위의 상태에서 갱신 이상이나 여러 문제가 발생할 수 있기 때문에 X → Y, Y → Z 의 형태로 릴레이션을 또 다시 분해 합니다.
BCNF : 결정자 중 후보키가 아닌 것들은 제거
제4 정규형 : 다치 종속 제거
제5 정규형 : 조인 종속성 제거
