Chapter 07. 정규화

국민대학교에서 "오라클로 배우는 데이터베이스 개론과 실습(2판)" 을 이용한
신인수 교수님의 강의 교안을 이용하여 수업 내용을 정리하였습니다

 

 

 

1. 이상현상(anomaly)

 

1.1 이상현상의 개념

 

 

이상현상(Anomaly)이란  잘못 설계된 테이블로 인해 삽입, 삭제, 수정 같은 데이터 조작 시 데이터 일관성이 깨지는 현상!

 

=> 불일치(inconsistency : 일관성 없음) 문제 발생

 

이상현상에는 

 

 

• 삭제이상(deletion anomly)
  
  투플 삭제 시 같이 저장된 다른 정보까지 연쇄적으로 삭제되는 현상
  (연쇄삭제 문제 발생)
  
  

 

• 삽입이상(insrtion anomly)
  
  투플 삽입 시 특정 속성에 해당하는 값이 없어 NULL 값을 입력해야 하는 현상
  (NULL 값 문제 발생)
  
  

 

 

• 수정이상(update anomly)
  
  투플 수정 시 중복된 데이터의 일부만 수정되어 데이터의 불일치 문제가 일어나는 현상
  (불일치 문제 발생)
  
  

가 있다!

이런 경우 테이블 구조를 수정하여 (테이블을 분리) 이상현상이 일어나지 않게 해야함

 

ex. Summer 테이블의 class 속성을 기본키로 하여 SummerPrice (각 class 별로 price만 담은 테이블) 과
      Summer 테이블의 sid 속성을 기본키로 하여 SummerEnroll (각 sid 별로 class만 담은 테이블) 을 따로 만듬

 

이렇게 하면 학생의 학번(sid) 별로 수강하는 과목을 찾을 때는 SummerEnroll 테이블에서, 강좌의 수강료를 알고 싶을 때는 SummerPrice 테이블에서 관련 SQL문을 작성하여 처리할 수 있음

=> 삭제, 삽입, 수정이 각각 해당되는 테이블에서 진행되므로 이상 없음! 

 

 

2. 함수 종속성

 

2.1 함수 종속성의 개념

 

학생수강성적 릴레이션의 각 속성 사이에는 의존성이 존재함

 

=> 어떤 속성 A의 값을 알면 다른 속성 B의 값이 유일하게 정해지는 의존 관계를 '속성 B는 속성 A에 종속한다' 혹은
'속성 A는 속성 B를 결정한다' 라고 함

 

'A -> B'로 표기하며, A를 B의 결정자라고 함

 

 

 

2.2 함수 종속성 다이어그램

 

 

함수 종속성 다이어그램은 함수 종속성을 나타내는 표기법이다

 

• 릴레이션의 속성 : 직사각형
• 속성 간의 함수 종속성 : 화살표
• 복합 속성 : 직사각형으로 묶어서 그림

 

 

 

2.3 함수 종속성 규칙

 

 

복잡해 보이는데 당연한 얘기들을 하고 있음..

 

 

2.4 함수 종속성과 기본키

 

 

릴레이션의 함수 종속성을 파악하기 위해서는 우선 기본키를 찾아야 함

 

=> 기본키가 함수 종속성에서 어떤 역할을 하는지 알면 이상현상을 제거하는 정규화 과정을 쉽게 이해할 수 있음

 

릴레이션 R(K, A1, A2, A3 , ... , An)에서 K가 기본키이면, K -> R이 성립함

=> 즉, 기본키는 릴레이션의 모든 속성에 대한 결정자임!

 

 

이상현상은 한 개의 릴레이션에 두 개 이상의 정보가 포함되어 있을 때 나타남

(기본키가 아니면서 결정자인 속성이 있을 때 발생)

 

=> 위에서 봤던 학생수강성적 릴레이션의 경우 학생 정보(학생번호, 학생이름, 주소, 학과)와 강좌 정보(강좌이름, 강의실) 가 한 릴레이션에 포함되어서 이상현상이 나타남!

 

2.5 이상현상과 결정자

 

 

이상현상을 없애려면 위에서 다뤘던대로 릴레이션을 분해해야함

 

학생수강성적 릴레이션을 예로 살펴보면

 

학생수강성적 릴레이션의 구조

 

 

 

 

1단계 : (강좌이름, 강의실)을 강의실 릴레이션으로 분리

 

 

 

2단계 : (학생번호, 강좌이름, 성적)을 학생성적 릴레이션으로 분리

 

 

 

 

3단계 : (학과, 학과사무실)을 학과 릴레이션으로 분리

 

분해할 때 부분 릴레이션의 결정자는 원래 릴레이션에 남겨두어야함

=> 그래야 분해된 부분 릴레이션이 원래 릴레이션과 관계를 형성할 수 있음

 

 

3. 정규화 (normalization)

 

3.1 정규화 개념

 

정규화란 이상현상이 발생하는 릴레이션을 분해하여 이상현상을 없애는 과정이다

 

=> 이상현상이 있는 릴레이션은 이상현상을 일으키는 함수 종속성의 유형에 따라 등급을 구분 가능

 

(정규형이 높을수록 이상현상은 줄어듦)

 

정규화 과정

 

 

 

제 1정규형

 

 

릴레이션 R의 모든 속성 값이 원자값을 가지면 제 1정규형이라고 함

 

 

제 2정규형

 

 

 

릴레이션 R이 제 1정규형이고, 기본키가 아닌 속성이 기본키에 완전 함수 종속일 때 제 2정규형이라고 함

 

완전 함수 종속 : A와 B가 릴레이션 R의 속성이고 A -> B 종속성이 성립할 때, B가 A의 속성 전체에 함수 종속하고 부분 집합 속성에 함수 종속하지 않을 경우 완전 함수 종속이라고 함!

=> 예를 들어, 기본키가 {A, B}인 경우, 속성 C가 {A, B}에 대해 완전 함수 종속되려면, C가 A나 B중 하나에만 의존해서는 안 되고, 반드시 A와 B 전체에 의존해야함

 

 

제 3정규형

 

 

 

 

릴레이션 R이 제 2 정규형이고 기본키가 아닌 속성이 기본키에 비이행적(non-transitive)으로 종속할 때 (직접 종속)

제 3정규형이라고 함!

이행적 종속이란 A -> B, B -> C가 성립할 때 A -> C가 성립되는 함수 종속성 

 

 

BCNF (Boyce-Codd Normal Form)

 

 

 

 

 

 

릴레이션 R에서 함수 종속성 X -> Y가 성립할 때 모든 결정자 X가 후보키이면 BCNF 정규형이라고 함

 

3.3 무손실 분해

 

릴레이션 R을 릴레이션 R1과 R2로 분해할 때 R1  ⋈ R2 = R이면 무손실 분해(lossless-join decomposition) 라고 함

 

=> R1 ∩ R2 -> R1 혹은 R1 ∩ R2 -> R2 중 하나를 만족해야 함

 

 

 

[분해 1]의 경우 R1, R2를 다시 조인하면 원래 릴레이션이 되지만

[분해 2]의 경우 다시 조인하면 의미없는 투플이 생김!

=> 무손실 분해 조건을 만족하지 못하고 손실(loss) 분해되었기 때문

 

 

 

 

 

3.4 정규화 정리

 

 

 

대부분의 릴레이션은 BCNF까지 정규화하면 실제적인 이상현상이 없어지기 때문에 보통 BCNF까지 정규화를 진행함