Database 무결성/정규화

1. 무결성(Integrity)이란?

• 데이터가 정확하고, 일관되게 유지되는 성질. -> 즉 “데이터가 틀리지 않게 지키는 규칙”
• 예) 나이 -5살, 존재하지 않는 환자의 등록번화

	개체 무결성	도메인 무결성	참조 무결성	사용자 정의 무결성	NULL 무결성	고유 무결성
특징	각 행(레코드)이 고유하게 식별될 수 있도록 보장	열에 저장되는 데이터가 미리 정의된 도메인(값의 범위)에 속해야 함을 보장	테이블 간의 관계를 유지하는 무결성	사용자가 정의한 특정 규칙에 따라 데이터의 무결성을 보장	특정 열이 NULL 값을 가질 수 있는지 여부를 결정하는 무결성	특정 열 또는 열 집합이 중복된 값을 가질 수 없도록 보장
핵심	PK는 중복❌, NULL❌	값 범위/형식 제한	FK는 실제 값만	사용자가 만든 규칙	NULL 허용 여부	중복 금지 (PK 제외도 가능)

a. 개체 무결성 (Entity Integrity) = 엔티티 무결성

• 테이블의 각 행(레코드)이 고유하게 식별될 수 있도록 보장하는 무결성
• 기본 키(Primary Key)를 통해 구현
• 기본 키는 테이블 내에서 각 행을 고유하게 식별할 수 있는 값으로 NULL 값을 가질 수 없고(각 행이 고유하게 식별되도록 보장) 중복될 수 없다(동일한 값이 반복되지 않도록 보장)

b. 도메인 무결성 (Domain Integrity)

• 특정 열에 저장되는 데이터가 미리 정의된 도메인(값의 범위)에 속해야 함을 보장하는 무결성
• 데이터 형식, 값의 범위, 허용되는 값의 패턴 등이 입력되야 함. 즉 말이 되는 값들이 입력되야 한다는 느낌
• 주어진 속성이 정의된 도메인에 속해야 함
• ex) 나이 : 0~100 사이의 정수 값만 허용 -> -5세 입력, 성별 : 남/여 -> 없음 입력

c. 참조 무결성 (Referential Integrity)

• 테이블 간의 관계를 유지하는 무결성으로 외래 키(Foreign Key)를 통해 구현
• 외래 키는 항상 참조하는 기본 키와 일치해야 함
• 기존에 없는 것을 참조하면 안된다는 느낌
• 예) 환자ID가 PK에서 1의 키를 가졌는데, FK에서 2를 가지게 되면 안된다는 말

d. 사용자 정의 무결성 (User-Defined Integrity) = 비지니스 무결성

• 사용자가 정의한 특정 규칙에 따라 데이터의 무결성을 보장
• 이는 데이터베이스 내의 트리거, 저장 프로시저, 애플리케이션 로직 등을 통해 구현됨
• 속성 값들이 사용자가 정의한 제약 조건에 만족해야 함
• 예) 비밀번호 8자리, 20세 이상부터 가입 가능, 최소 주문금액

e. NULL 무결성 (NULL Integrity)

• 특정 열이 NULL 값을 가질 수 있는지 여부를 결정하는 무결성
• 데이터베이스에서 일부 열은 반드시 값을 가져야 하며 NULL 값을 허용하지 않는 제약 조건을 가질 수 있음
• 비어있어도 되는 항목인지 판단했을 때 정보가 꼭 필요한 경우 해당됨.
• 예) 회원가입 시 이름

f. 고유 무결성 (Unique Integrity)

• 특정 열 또는 열 집합이 중복된 값을 가질 수 없도록 보장
• 고유 키는 NULL 값을 가질 수 있다.
• 겹치면 안된다는 느낌
• ex) 이메일 주소는 고유해야 함
• 고유 키는 NULL 값을 가질 수 있음: 특정 열이 중복되지 않도록 보장

개체 무결성과 고유 무결성의 차이

두 무결성의 차이를 명확하게 구분하기 어려워서 더 자세히 알아봤다.

구분	개체 무결성	고유 무결성
핵심 질문	관리 대상이 누구인가?	값이 겹쳐도 되는가?
비유	환자라는 사람 그 자체	등록번호라는 겹치지 않는 성질
DB 구조	테이블(table)	제약 조건(constraint)
파이썬 비교	리스트나 딕셔너리 전체	딕셔너리의 key가 중복 안되는 특징

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💪 용어 정리

• 기본키(Primary Key, PK) : 중복될 수 없는 고유한 식별자로 테이블 내 딱 하나만 존재해야 하고 파이썬 리스트의 '인덱스'와 비슷함.
• 외래키 (Foreign Key, FK) : 다른 테이블을 참조하는 연결고리로 다른 테이블의 PK를 가져와 사용함.
  * NULL : "값이 없음" 또는 "알 수 없음"으로 파이썬의 None과 유사함.

개념	비유	특징
PK (기본키)	주민등록번호	중복불가, 비어있을 수 없음
FK (외래키)	리모컨,연결고리	다른 테이블 가리킴, 테이블 간 관계 형성
NULL	빈칸(미정)	데이터가 존재하지 않음을 나타냄

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2. ⭐️정규화란?(제 1정규화, 제 2정규화, 제 3정규화)

정규화(Normalization)란?

• 데이터를 쪼개서 중복을 없애고 표를 깔끔하게 만드는 과정
• 즉, 데이터를 쪼개서 이상한 상황(중복, 오류)을 막는 것
• 유지보수에 용이
• Anomaly 현상을 막기 위해

Anomaly: 같은 데이터 반복 저장 (중복) ,하나 수정하면 여러 개 다 바꿔야 함, 삭제하면 필요한 정보도 같이 날아감

환자ID	환자이름	전화번호	진료과
P001	나환자	010	심장내과
P002	나환자	010	호흡기내과

<발생 가능한 문제>
(1)환자 이름이 중복됨
(2)전화번호 바꾸면 여러 줄 수정해야 함
(3)만약 환자가 진료를 취소한다면 환자 정보도 사라짐
--> 이런 문제를 피하기 위해 필요한 것이 정규화

a. 제1정규화 (1NF)

• 한 칸에 값을 하나씩 넣으라는 의미. 다시 말해 표의 한 칸(셀)에 값이 여러 개 들어가지 않도록 --> 원자성 만족
• 중복되는 값이 있을 경우 분리해서 모든 칸에 값이 하나씩 들어가도록 만들기
• 예) '나환자' 환자의 진료과에 심장내과 호흡기내과를 한번에 입력하면 나중에 심장내과 진료만 받는 환자를 선별하기 어려워짐

b. 제2정규화 (2NF)

• 기본키의 일부분에만 의존하는 정보 제거", 부분 종속 제거
• 조건은 기본키가 여러 개인 복합키일 때만 해당됨.
• 예) [등록번호, 진료과, 진료실, 금액]이 기본키라고 했을 때 '진단명'은 '등록번호'와는 상관없고 '진단코드'와 관련이 높음(부분 함수 종속) -> [등록번호,진료실, 진료과], [진료과, 진료실]테이블로 추가

c. 제3정규화 (3NF)

• 컬럼끼리 의존하면 분리 즉, 간접관계 제거하기, 이행 종속 제거

• 기본키가 아닌 애들끼리 서로 의존하지 않게 한다고 생각하기

• 컬럼 관계를 찾는 것이 핵심, 컬럼이 다른 컬럼을 통해 간접적으로 종속되는 것 제거

• 기본키 → 컬럼 → 다른 컬럼 구조 제거

• 이행 함수 종속 (Transitive Dependency)

• 예) 고객테이블 : [ID, 진단명, 진단코드]들이 묶여 있다면 -> [ID, 진단명], [진단명, 진단코드]

제2정규화와 제3정규화 차이 명확히

👉 2NF = 부분 종속 제거 (PK 일부 문제)
👉 3NF = 이행 종속 제거 (컬럼 간 문제)