[데이터베이스] 이상현상과 정규화

▶정규화 정의

이상현상이 발생하는 테이블을 수정하여 정상으로 만드는 과정

 

-이상현상: 테이블에 투플을 삽입할 때 부득이하게 NULL 값이 입력되거나(삽입이상), 삭제 시 연쇄삭제 현상이 발생하거나(삭제이상), 수정 시 데이터의 일관성이 훼손되는 현상(수정이상)

 

 

▶함수 종속성

학생번호	학생이름	주소	학과	학과사무실	강좌이름	강의실	성적
501	박지성	영국 맨체스타	컴퓨터과	공학관101	데이터베이스	공학관110	3.5
401	김연아	대한민국 서울	체육학과	체육관101	데이터베이스	공학관110	4.0
402	장미란	대한민국 경기도	체육학과	체육관101	스포츠경영	체육관103	3.5
502	추신수	미국 클리블랜드	컴퓨터과	공학관101	자료구조	공학관111	4.0
501	박지성	영국 맨체스타	컴퓨터과	공학관101	자료구조	공학관 111	3.5

 <학생수강성적 릴레이션>

 

위의 릴레리션(테이블)의 각 속성 사이에는 의존성이 존재한다. 예를 들어 강좌이름이 '데이터 베이스'인 경우 강의실은 '공학과 110'호 한 곳 뿐이다. 

반면 학생이름이 '박지성'인 경우 강좌이름은 '데이터베이스'도 있고 '자료구조'도 있다. 강의실은 강좌이름만 알면 바로 알 수 있지만 강좌이름은 학생이름만으로 바로 알 수 없다.

이와 같이 어떤 속성 A의 값을 알면 다른 속성 B의 값이 유일하게 정해지는 의존 관계를 '속성 B는 속성 A에 족송한다'

혹은 '속성 A는 속성 B를 결정한다' 라고 한다. 이 관계를 A->B로 표기하면 , A는 B의 결정자라고 한다.

 

학생수강성적 릴레이션에서 종속관계에 있는 예는 다음과 같다. 

학생번호 -> 학생이름

학생번호 -> 주소

강좌이름-> 강의실

학과-> 학과사무실

 

▶함수 종속성 다이어그램

함수 종속성을 나타내는 표기법으로 함수 종속성 다이어그램이 있다. 함수 종속서 다이어그램은 릴레이션의 속성을 직사각형, 속성 간의 함수 종속성을 화살표로 나타낸다. 복합 속성의 경우 직사각형으로 묶어서 그린다.

학생수강성적 테이블의 함수 종속성 다이어그램

 

▶함수종속성 규칙

적용 규칙	사례	설명
부분집합 규칙 if Y⊆X, then X → Y	(학과, 주소) → 학과	학과는 (학과, 주소)의 부분집합 속성이므로, '(학과, 주소) → 학과' 성립
증가 규칙 if X→Y, then XZ → YZ	(학생번호, 강좌이름) → (학생이름, 강좌이름)	'학생번호 → 학생이름'이므로 강좌이름을 추가하여, '(학생번호, 강좌이름) →  (학생이름, 강좌이름)' 성립
이행 규칙 if X→Y and Y→Z, then X →Z	학생번호 → 학과사무실	'학생번호 → 학과', '학과 → 학과사무실' 이므로 이행 규칙을 적용하여, '학생번호 → 학과사무실' 성립
결합 규칙 if X→Y and X→Z, then X →YZ	학생번호 →(학생이름, 주소)	'학생번호 → 학생이름', '학생번호 → 주소' 이므로 결합 규칙을 적용하여, '학생번호 → (학생이름, 주소)' 성립
분해 규칙 if  X →YZ, then X→Y and X→Z	학생번호 → 학생이름. 학생번호 → 주소	'학생번호 → (학생이름, 주소)' 이므로 분해하여, '학생번호 → 학생이름', '학생번호 → 주소' 성립
유사이행 규칙 if X→Y and WY→Z, then WX→Z	(강좌이름, 학생이름) → 성적	'학생이름 → 학생번호'(같은 이름이 없다고 가정) '(강좌이름, 학생번호) → 성적' 이므로 유사이행 규칙을 적용하여, '(강좌이름, 학생이름) → 성적' 성립

 

▶함수 종속성과 기본

테이블 R에서 K가 기본키이면, K -> R이 성립한다. 즉 기본키는 릴레이션의 모든 속성에 대한 결정자이다.

 

 

▶이상현상과 결정자

이사현상은 한 개의 릴레이션에 두 개 이상의 정보가 포함되어 있을 때 나타난다. 

학생수강성적 릴레이션의 경우 학생 정보(학생번호, 학생이름, 주소, 학과)와 강좌 정보(강좌이름, 강의실)가 한 릴레이션에 포함되어 있기 때문에 이상현상이 나타난다.

 

이상현상은 기본키가 아니면서 결정자인 속성(비후보키 결정자 속성)이 있을 때 발생한다. 

위의 함수 종속성 다이어그램을 보면 결정자는 '(학생번호, 강좌이름)',  '학생번호' , '강좌이름', '학과' 다.

'(학생번호, 강좌이름)'는 기본키면서 결정자다.

'학생번호' , '강좌이름', '학과' 는 기본키가 아니면서 결정자다. 이로 인해 이상현상이 발생한다.

 

 

여기까지가 정규화를 이해하기 위한 개념들이다.

정규화에 대한 개념은 링크로 걸어 둔 블로그에 잘 나와있다.

 

[Database] 정규화(Normalization) 쉽게 이해하기

 

▶무손실분해

이렇게  이상현상을 제거하기 위해 정규화 할 때 지켜야 할 규칙이 있다.

분해된 릴레이션 간의 관계를 유지하기 위해 분해된 릴레이션에 공통 속성을 한 개 이상 두어야 한다는 것이다.

공통 속성은 분해된 릴레이션을 다시 원래의 릴레이션으로 합성(조인)할 때 사용한다. 

무손실 분해의 조건은 분해할 때 공통된 속성(R1 ∩ R2)이 릴레이션 R1의 키이거나  (R1 ∩ R2 -> R1) 

혹은 릴레이션 R2의 키  (R1 ∩ R2 -> R2)여야 한다. 

이 규칙을 위배하면 두 개의 릴레이션을 조인할 때 원래 릴레이션에 없던 튜플이 생겨 잘못된 정보를 제공한다.

 

 

참고

관계 대수

[DB] 📚 관계 대수 & 관계 해석 🕵️ 완벽 정리