[database] 정규화 (Nomalization)

데이터베이스 정규화

데이터베이스 정규화(Nomalization)란 데이터의 중복을 줄이고 무결성을 향상 시키는 등 여러 목적을 달성하기 위해 데이터베이스를 재구성 하는 것을 뜻한다.

정규화의 목적

• 불필요한 데이터를 제거하고 데이터의 중복을 최소화 하기 위해
• 데이터베이스 구조 확장 시 재디자인을 최소화하기 위해
• 테이블 구성을 논리적이고 직관적으로 만들기 위해
• 무결성 제약 조건을 지키고, 이상 현상(Anomaly)을 방지하기 위해

제 1 정규화(First Normal Form, 1NF)

제 1 정규형을 만족하기 위해서는 릴레이션에 속한 모든 도메인이 원자값만으로 되어 있어야 한다.

위의 Customer 릴레이션에서 Telephone Number 도메인이 전화번호를 여러 개 가지고 있어 모든 도메인이 원자값만으로 이루어져 있어야 한다는 조건을 만족하지 않았음을 알 수 있다. 따라서 위의 릴레이션을 제 1 정규형을 만족시키는 형태로 변환하기 위해 아래와 같이 정규화 할 수 있다.

제 2 정규화(Second Normal Form, 2NF)

제 2 정규형을 만족하기 위해서는 테이블의 모든 컬럼이 완전 함수적 종속을 만족해야 한다.

• X 값에 따라 Y 값이 결정되는 경우 X -> Y로 표현되는데, 이를 Y는 X에 대해 함수적 종속이라 한다. 이때 X를 결정자라 하고, Y는 종속자라 한다.
• 함수적 종속에서 X 값이 여러 요소일 경우, 즉 {X1, X2} -> Y일 경우, X1와 X2가 Y의 값을 결정한다면 이를 완전 함수적 종속이라 부르고, X1, X2 중 하나만 Y의 값을 결정한다면 이를 부분 함수적 종속이라고 한다.

위의 그림에서 Manufacturer과 Model 값에 따라 Model Full Name 값이 결정되기 때문에, {Manufacturer, Model} -> Model Full Name 이므로 완전 함수적 종속이라고 할 수 있다. 하지만 {Manufacturer, Model} -> Manufacturer Country 관계에서 Model은 Manufacturer Country 값을 결정하는데 아무런 영향을 미치지 않으므로 부분 함수 종속이다.

따라서 부분 함수 종속을 제거한, 제 2 정규형을 만족하는 테이블은 다음과 같다.

제 3 정규화(Third Normal Form, 3NF)

제 2 정규화가 진행된 테이블에서 이행적 종속을 없애기 위해 테이블을 분리하는 단계

• 이행적 종속: A -> B, B -> C면 A -> C가 성립한다.

제 3 정규형을 만족하기 위해서는 릴레이션이 제 2 정규형을 만족해야 하며, 기본 키(primary key)가 아닌 속성(attribute)들은 기본 키에만 의존해야 한다.

위의 그림에서 {Tournament, Year}가 후보키(Candidate Key)가 된다. 하지만 Winner Date of Birth는 Winner의 생년월일을 나타내므로 기본키가 아닌 속성인 Winner에 의존하고 있는 것을 알 수 있는데, 이는 3NF를 위반한 것이다. 이를 해결하기 위해서 테이블을 다음과 같이 분리할 수 있다.

BCNF (Boyce and Codd Normal Form)

BCNF는 제 3 정규형을 조금 더 강화시킨 개념이다. 결정자(Determinant)가 후보키로 취급되지 않는 경우 이상현상(Anomaly)이 발생할 수 있는데, 이러한 이상현상을 해결하기 위해서 BCNF에서는 모든 결정자가 항상 후보키가 되도록 릴레이션을 분해한다.