데이터베이스 / 데이터 모델링

정규화

Normalization, 데이터베이스의 데이터를 체계적으로 정리하는 과정

데이터 중복을 제거하고, 데이터 무결성을 준수하며 이상 현상을 방지한다.

 

정규형은 다음과 같이 나누어져 있다.

	개념	결과
1NF (제1정규형)	컬럼의 값은 원자값(Atomic Value)만 가져야 함	모든 컬럼이 *원자값을 가짐 => 중복된 컬럼 제거 => 다중값 제거
2NF(제2정규형)	부분 함수 종속 제거	기본키의 일부가 아닌 전체에 종속된 비기본 속성만 존재 => 복합키일 때 발생하는 종속성 제거
3NF(제3정규형)	이행적 함수 종속 제거	비기본 속성이 다른 비기본 속성에 의존하지 않음 => 속성 간 종속성 제거, 갱신 이상 방지
BCNF(보이스-코드 정규형)	결정자(Determinant)가 후보키	모든 결정자가 후보키 =>후보키가 아닌 속성에 의해 결정되는 문제 제거
4NF(제4정규형)	다치 종속 제거	하나의 키에 여러 독립적인 다치 종속이 존재하지 않음 => 반복되는 그룹제거
5NF(제5정규형)	조인 종속성 제거	조인에 의한 정보 손실 없이 테이블 분해 가능 => 과도한 테이블 분해 없이 재구성 가능

 

- 원자값 : 하나의 속성에 저장된 값이 더 이상 나눌 수 없는 단일한 값임을 의미

- 부분 종속: 복합키 일부에만 종속된 경우
- 이행 종속: A → B, B → C 가 성립하면 A → C인 상황
- 다치 종속: 하나의 키가 둘 이상의 독립된 속성 집합에 종속되는 경우
- 조인 종속: 원래 테이블을 여러 개로 나눈 뒤, 다시 조인했을 때 원래 정보가 보존되는 경우

 

 

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제1정규형 (1NF)

• 테이블 한 칸에는 하나의 값만
• 중복 로우, 컬럼X
• Primary Key (테이블과 컬럼을 대표할 수 있는 값) 필수 => 고유성을 가짐
• 한 컬럼에는 같은 데이터 타입 사용 (날짜 타입이 March 5th, 2024 / 2024-05-21 이런식으로 달라져서는 안되며 통일해야 함)

 

비원자값을 원자값으로!

 

* 복합키

 

 

위와 같이 같은 책을 대여를 두 번 했을 경우에는 대여일까지 합쳐서 대여기록을 특정할 수 있다.

이처럼 여러 컬럼을 묶어(이름 + 대여한 책 + 대여일) 로우를 특정할 수 있는 키를  복합키 라고 한다. 

하지만 각 대여기록에 고유한 값을 붙인다면 더욱 간단하게 해결할 수 있다. 이 때  ID 를 기본키(Primark Key, PK)라고 한다.

 

 

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외래키(FK)

Foreign Key, 다른 테이블의 PK를 참조하는 키 

 

위의 예시는 나서버씨가 나개발로 개명하시는 바람에 갱신 이상이 발생하고 있는 상황이다...

 

 

이를 해결하려면 회원 테이블과 책 테이블을 연결해주면 되는데, 각 테이블의 기본 키를 외래키로 사용해 참조하게 하면 이름을 백번 바꾸더라도 고유한 값인 id는 바뀌지 않으므로 갱신 이상에 문제가 없다

위의 예시를 ERD로 나타낸 모습

 

 

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테이블 관계 

1. 1:1 관계 (One-to-One)

하나의 로우에 대응하는 로우가 하나

유저 - 프로필

 

 

 

2. 1:N 관계 (One-to-Many)

하나의 로우에 대응하는 로우가 여러 개

책 - 대여

 

 

3. M:N 관계 (Many-to-Many)

테이블 A 로우 하나에 대응하는 테이블 B 로우가 여러 개,

테이블 B 로우 하나에 대응하는 테이블 A 로우가 여러 개인 경우

 

위의 경우에는 각각의 강의에 각각의 학생들이 강의를 수강하고 있을 때의 학생, 강의 테이블이다.

 

지금 상태는 계속해서 student_id와 course_id, course_name 등 여러 정보가 계속 반복저장돼 중복 데이터가 발생하고 있다.

수강 신청이라는 사건 엔티티를 따로 분리해서 연결 테이블을 새로 생성해 m:n 관계를 분리할 필요가 생긴다.

 

 

이 경우에는 '수강'이라는 연결 테이블을 만들어 데이터 중복을 해결하고, '수강'이라는 요구 사항을 더 잘 표현할 수 있다.

 

 

 

 

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제2정규형(2NF)

• 1정규형을 만족
• 부분 함수 종속 제거
• 고유성, 최소성을 만족하는 PK 지정
• 테이블에 여러 엔터티가 있으면 분리

 

PK는 모든 속성을 구분할 수 있게 해줘야 하는데, 이를 함수적 종속성이라고 한다.

이때 대여 테이블에서 책 제목과 저자 이름은 책ID에만 종속 되어 있어 이를 부분 함수 종속이라고 한다.

 

부분 함수 종속을 해결하려면 책 테이블을 따로 분리하고, 나머지 테이블에 있는 복합키를 없애 대여 테이블에 고유성과 최소성을 만족하는 PK를 지정해주면 된다.

 

해결!

 

 

 

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3정규형(3NF)

• 2정규형 만족
• 이행적 함수 종속 제거
• 테이블에 여러 엔터티가 있으면 분리

 

이행적 함수 종속이란 X→Y, Y→Z 이란 종속 관계가 있을 경우, X→Z가 성립될 때를 의미한다.

 

위 테이블에서 대여 ID는 회원 ID를 특정할 수 있고, 회원 ID는 회원 이름과 회원 주소를 특정할 수 있다.

대여ID → 회원ID → 회원 이름, 회원 주소

=> 대여ID → 회원 이름, 대여ID → 회원 주소가 이행적 함수 종속이다!

 

이를 해결하려면 회원 테이블을 따로 분리해야 한다.