★ 027 논리 데이터베이스 설계[정규화(Nomalization)]

1. 정규화의 개요

- 정규화 : 함수적 종속성 등의 종속성 이론을 이용하여 잘못 설계된 관계형 스키마를 더 작은 속성의 세트로 쪼개어 바람직한 스키마로 만들어가는 과정

- 즉, 하나의 종속성이 하나의 릴레이션에 표현될 수 있도록 분해해가는 과정

- 차수가 높아질수록 만족시켜야 할 제약 조건이 늘어남

- DB의 논리적 설계 단계에서 수행되며, 논리적 처리 및 품질에 큰 영향을 준다.

- 정규화된 데이터 모델은 일관성, 정확성, 단순성, 비중복성, 안정성 등을 보장한다.

- 정규화 수준이 높을수록 유연한 데이터 구축이 가능하고, 데이터 정확성이 높아지는 반면, 물리적 접근이 복잡하고 너무 많은 조인으로 인해 조회 성능이 저하된다.

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2. 정규화 목적

- 데이터 구조의 안정성 및 무결성을 유지한다.

- 어떠한 릴레이션이라도 DB 내에서 표현 가능하게 만든다.

- 효과적인 검색 알고리즘을 생성할 수 있다.

- 데이터 중복을 배체하여 이상 발생 방지 및 자료 저장 공간 최소화가 가능하다.

- 데이터 삽입 시 릴레이션을 재구성할 필요성을 줄인다.

- 데이터 모형의 단순화가 가능하다.

- 속성의 배열 상태 검증이 가능한다.

- 개체와 속성의 누락 여부 확인이 가능하다.

- 자료 검색과 추출의 효율성을 추구한다.

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3. 이상(Anomaly)의 개념 및 종류

- 정규화를 거치지 않으면 데이터베이스내에 데이터들이 불필요하게 중복되어 릴레이션 조작시 예기치 못한 곤란한 현상이 발생하는데 이를 이상(Anomaly)라 함

- 삽입 이상(insertion Anomaly): 릴레이션에 데이터를 삽입 할 때 의도와는 상관없이 원하지 않은 값들도 함께 삽입되는 현상

- 삭제 이상(Deletion A): 릴레이션에서 한 튜플을 삭제 할 때 의도와는 상관없는 값들도 함께 삭제되는 연쇄가 일어나는 현상

- 갱신 이상(Update A): 릴레이션에서 튜플에 있는 속성값을 갱신 할 때 일부 튜플의 정보만 갱신되어 정보에 모순이 생기는 현상

 

4. 정규화 원칙

- 정보의 무손실 표현 : 하나의 스키마를 다른 스키마로 변환할 떄 정보의 손실이 있어서는 안된다.

- 분리의 원칙 : 하나의 독립된 관계성은 하나의 독립된 릴레이션으로 분리시켜 표현해야 한다.

- 데이터 중복성이 감소되어야 한다.

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5. 정규화 과정

1) 제1정규형(1NF)

- 릴레이션에 속한 모든 도메인이 원자 값만으로 되어 있는 정규형

- 즉, 릴레이션의 모든 속성 값이 원자 값으로만 되어 있는 정규형

- 릴레이션의 모든 속성이 단순 영역에서 정의

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2) 제2정규형(2NF)

- 릴레이션 R이 1NF이고, 키본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대해 완전 함수적 종속을 만족하는 정규형

※ 함수적 종속(Functional Dependency) : 데이터들이 어떤 기준 값에 의해 중속되는 것

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3) 제3정규형(3NF)

- 릴레이션 R이 2NF이고, 기본키가 아닌 모든 속성이 기본키에 대해 이행적 종속을 만족하지 않는 정규형

※ 이행적 종속(Transitive Dependency) 관계 : A→B이고, B→C일 때, A→C를 만족하는 관계

- 무손실 조인 또는 종속성 보존을 저해하지 않고도 항상 3NF 설계를 얻을 수 있다.

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4) BCNF(Boyce-Codd 정규형)

- 릴레이션 R에서 결정자가 모두 후보키인 정규형

- 3NF에서 후보키가 여러 개 존재하고 서로 중첩되는 경우에 적용하는, 강한 제3정규형

- BCNF 제약 조건

- 키가 아닌 모든 속성은 각 키에 대하여 완전 종속해야 한다.

- 키가 아닌 모든 속성은 그 자신이 부분적으로 들어가 있지 않은 모든 키에 대하여 완전 종속해야 한다.

- 어떤 속성도 키가 아닌 속성에 대해서는 완전 종속할 수 없다.

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5) 제4정규형(4NF)

- 릴레이션 R에 다치 종속이 성립하는 경우 R의 모든 속성이 A에 함수적 종속 관계를 만족하는 정규형

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6) 제5정규형(5NF)

- 릴레이션 R의 모든 조인 종속이 R의 후보키를 통해서만 성립되는 정규형