정규화

데이터 중복과 insertion, update, deletion의 anomaly를 최소화 하기 위해 일련의 normal form에따라 relation을 구성하는 과정

normal form이란 정규화되기 위해 준수해야 하는 규칙
이 각각의 규칙을 normal form(NF)이라고 함

정규화 과정

• 1NF부터 시작하여 순차적으로 진행
• 해당 규칙을 만족하도록 테이블 구조를 조정
• 앞 단계의 규칙을 만족해야 다음 단계로 진행 가능

예시를 통한 정규화 과정

• 임직원의 월급 계좌를 관리하는 테이블블

정책 설명

• 계좌는 국민은행 OR 우리은행
• 한 임직원은 2개 이상의 월급 계좌를 등록하고 월급 비율을 조정 가능
• 계좌마다 등급 존재
  • 국민은행 : START -> PRESTIGE -> ROYAL
  • 우리은행 : BRONZE -> SILVER -> GOLD
• 한 계좌는 2개 이상의 현금카드와 연동 가능

해당 테이블의 key, attribute 파악

• super key : tuple을 유니크하게 식별할 수 있는 속성 집합
• candidate key : super key 중 최소한의 속성만으로 구성된 속성 집합
  • {account_id}, {bank_name, account_num}
• primary key : candidate key 중 식별자로 선택된 candidate key
  • {account_id}
• prime attribute : candidate key에 포함된 속성
  • account_id, bank_name, account_num
• non-prime attribute : candidate key에 포함되지 않은 속성

해당 테이블의 FD 파악

• account_id -> 나머지 모든 속성
• bank_name, account_num -> 나머지 모든 속성
• class -> bank_name(등급을 보면 어느 은행인지 알 수 있음)
• empl_id -> empl_name

1NF 설명 및 테이블 수정

• attribute의 value는 나눠질 수 없는 단일한 값이어야 함(배열 안됨)
• 1NF 규칙 만족을 위해 테이블 수정

• card_id를 분리하여 튜플 추가

2NF 설명

• 모든 non-prime attribute는 모든 candidate key에 fully functionally dependent해야 한다.
• 1NF로 인하여 바뀐 candidate key
  • {account_id, card_id}
  • {bank_name, account_num, card_id}
• 1NF로 인하여 바뀐 non-prime attribute
  • {class}, {ratio}, {empl_id}, {empl_name}

현재 {account_id, card_id}가 candidate key이지만 {account_id}만으로도
non-prime attribute인 {class}, {ratio}, {empl_id}, {empl_name}를 유일하게 결정할 수 있음

마찬가지로 {bank_name, account_num, card_id}가 candidate key이지만 {bank_name, account_num}만으로도
non-prime attribute인 {class}, {ratio}, {empl_id}, {empl_name}를 유일하게 결정할 수 있음

따라서 현재 2NF 규칙을 만족하지 않음

2NF 테이블 수정

3NF 설명

• 모든 non-prime attribute는 어떤 candidate key에도 transitively functionally dependent하지 않아야 한다.

transitive FD란 X -> Y && Y -> Z일때 X -> Z를 transitive FD라고 함
단, Y와 Z는 candidate key의 부분집합이 아니어야 함

• 또다른 설명으로는 non-prime attribute가 다른 non-prime attribute에 FD가 없어야 한다.

현재 {account_id} -> {empl_id}이고 {empl_id} -> {empl_name}이므로 {account_id} -> {empl_name}가 성립, 3NF 규칙을 만족하지 않음
또다른 설명으로 non-prime attribute인 {empl_id}와 {empl_name} 사이에 FD가 있으므로 3NF 규칙을 만족하지 않음

3NF 테이블 수정

BCNF 설명

• 모든 유효한 non-trivial FD인 X -> Y에 대해서 X는 super key이어야 한다.

non-trivial FD란 X -> Y가 성립할때, X가 Y의 부분집합이 아니어야 함을 의미

현재 {class} -> {bank_name}은 non-trivial FD이지만 {class}가 super key가 아니므로 BCNF 규칙을 만족하지 않음

BCNF 테이블 수정

2NF 참고 사항

• 2NF는 모든 candidate key가 composite key(원소 개수가 2 이상인 집합의 키)가 아니라면 2NF는 자동적으로 만족한다.
• 즉, 모든 candidate key의 원소 개수가 1이라면 2NF는 자동적으로 만족한다.
• candidate key가 1개인 경우 항상 fully FD하고, partial FD가 없으므로
• 단, 어떤 속성의 값이 모두 같은 경우 예외

위에서 {empl_id} -> {empl_name, birth_date, position, salary, company}이고
{} -> {company}임
{}(공집합)은 {empl_id}의 부분집합이므로 {company}는 {empl_id}에 partially FD임.
따라서 2NF를 만족하지 않음

비정규화

• 정규화된 테이블을 정규화되지 않은 테이블로 변환하는 과정
• DB의 과도한 조인과 중복 데이터 사이의 trade-off를 고려하여 비정규화 진행
• 일반적으로 실무에서는 3NF 또는 BCNF까지 정규화 진행