Kim

Java software engineer.

Database Normalization

업데이트:

Normalization

  • 관계형 데이터베이스의 설계에서 중복을 최소화하게 데이터를 구조화하는 프로세스이다.
  • 데이터베이스 정규화의 목표는 이상(Anomaly)이 있는 관계를 재구성하여 작고 잘 조직된 관계를 생성하는 것에 있다.

목적

  • 중복을 배제하여 삽입, 삭제, 갱신 이상의 발생을 방지한다.
  • 각 릴레이션에 중복된 종속성을 여러 개의 릴레이션에 분할한다.
  • 어떠한 릴레이션이라도 데이터베이스 내에서 표현 가능하게 한다.
  • 데이터 삽입 시 릴레이션을 재구성할 필요성을 감소시킨다.
  • 효과적인 검색 알고리즘을 생성 가능하게 한다.

Anomaly, 이상

  • 충분히 정규화되지 않은 테이블에서 테이블을 수정(갱신, 삽입, 삭제)시, 원치 않던 부작용이 발생하는 것이다.

Update Anomaly, 갱신 이상

updateAnomaly

  • 튜플 수정 시 중복된 데이터의 일부만 수정되어 일어나는 데이터 불일치 현상이다.

Insertion Anomaly, 삽입 이상

updateAnomaly

  • 튜플 삽입 시 특정 속성에 해당하는 값이 없어 NULL을 입력해야 하는 현상이다.

Deletion Anomaly, 삭제 이상

updateAnomaly

  • 튜플 삭제 시 같이 저장된 다른 정보까지 연쇄적으로 삭제되는 현상이다.

과정

normalForms

  • 비공식적으로 “관계형 데이터베이스 테이블(컴퓨터 공학적 표현으로는 관계)이 제 3정규(3NF)화가 되었으면 정규화 되었다.”라고 한다.
  • 일반적으로 2002년에 소개된 6NF는 정규화 대상에서 제외된다.

1NF

Customer ID First Name Surname Telephone Number
123 Pooja Singh 555-861-2025, 192-122-1111
456 San Zhang (555) 403-1659 Ext. 53; 182-929-2929
789 John Doe 555-808-9633
  • 위의 도표에서 Telephone Number는 한 컬럼에 단일 값(원자값)이 아니다.
Customer ID First Name Surname Telephone Number1 Telephone Number2
123 Pooja Singh 555-861-2025 192-122-1111
456 San Zhang (555) 403-1659 Ext. 53 182-929-2929
789 John Doe 555-808-9633  
  • 컬럼을 분리하여 단일 값이 들어가도록 수정하였다.

2NF

Manufacturer Model Model full name Manufacturer country
Forte X-Prime Forte X-Prime Italy
Forte Ultraclean Forte Ultraclean Italy
Dent-o-Fresh EZbrush Dent-o-Fresh EZbrush USA
Brushmaster SuperBrush Brushmaster SuperBrush USA
Kobayashi ST-60 Kobayashi ST-60 Japan
Hoch Toothmaster Hoch Toothmaster Germany
Hoch X-Prime Hoch X-Prime Germany
  • 기본 키를 Model full name으로 지정했더라도 다른 후보 키인 Manufacturer, Model이 있기 때문에 2NF를 위반한다.
Manufacturer Manufacturer country
Forte Italy
Dent-o-Fresh USA
Brushmaster USA
Kobayashi Japan
Hoch Germany
Electric toothbrush models
Manufacturer Model Model full name
Forte X-Prime Forte X-Prime
Forte Ultraclean Forte Ultraclean
Dent-o-Fresh EZbrush Dent-o-Fresh EZbrush
Brushmaster SuperBrush Brushmaster SuperBrush
Kobayashi ST-60 Kobayashi ST-60
Hoch Toothmaster Hoch Toothmaster
Hoch X-Prime Hoch X-Prime
  • 테이블을 두 개로 분리하여 부분적 함수 종속을 제거한다.

3NF

Tournament Year Winner Winner’s date of birth
Indiana Invitational 1998 Al Fredrickson 21 July 1975
Cleveland Open 1999 Bob Albertson 28 September 1968
Des Moines Masters 1999 Al Fredrickson 21 July 1975
Indiana Invitational 1999 Chip Masterson 14 March 1977
  • 복합 키 (Tournament, Year)는 행을 고유하게 식별 할 수 있는 테이블의 후보 키이다.
  • Winner’s date of birth가 Winner에 의존한다는 사실은 동일한 사람이 다른 기록에 생년월일이 다르게 기입되는 것을 막을 수 없기 때문에 테이블이 논리적 불일치에 취약하게 만들어 3NF를 위반한다.
Tournament Year Winner
Indiana Invitational 1998 Al Fredrickson
Cleveland Open 1999 Bob Albertson
Des Moines Masters 1999 Al Fredrickson
Indiana Invitational 1999 Chip Masterson
Winner Date of birth
Chip Masterson 14 March 1977
Al Fredrickson 21 July 1975
Bob Albertson 28 September 1968
  • 테이블을 두 개로 분리하여 Winner의 Date of birth가 다르게 기입이 불가능하므로, 이행적 함수 종속을 제거한다.

BCNF

Court Start time End time Rate type
1 09:30 10:30 SAVER
1 11:00 12:00 SAVER
1 14:00 15:30 STANDARD
2 10:00 11:30 PREMIUM-B
2 11:30 13:30 PREMIUM-B
2 15:00 16:30 PREMIUM-A
  • 모든 속성은 어떤 후보 키에 속하므로 2NF와 3NF를 모두 준수한다.
Rate type Court Member flag
SAVER 1 Yes
STANDARD 1 No
PREMIUM-A 2 Yes
PREMIUM-B 2 No
Member flag Court Start time End time
Yes 1 09:30 10:30
Yes 1 11:00 12:00
No 1 14:00 15:30
No 2 10:00 11:30
No 2 11:30 13:30
Yes 2 15:00 16:30
  • 첫 테이블의 후보키는 Rate type 혹은 복합키인 (Court Member, flag)이다.
  • 다음 테이블의 후보키는 복합키인 (Court, Start time) 혹은 (Court, End time)이다.
  • Rate type이 첫 테이블의 키인 경우, 두 개의 다른 Court와 연결할 수 없으므로 결정자이면서 후보키가 아닌 것이 제거된다.

4NF

Restaurant Pizza Variety Delivery Area
A1 Pizza Thick Crust Springfield
A1 Pizza Thick Crust Shelbyville
A1 Pizza Thick Crust Capital City
A1 Pizza Stuffed Crust Springfield
A1 Pizza Stuffed Crust Shelbyville
A1 Pizza Stuffed Crust Capital City
Elite Pizza Thin Crust Capital City
Elite Pizza Stuffed Crust Capital City
Vincenzo’s Pizza Thick Crust Springfield
Vincenzo’s Pizza Thick Crust Shelbyville
Vincenzo’s Pizza Thin Crust Springfield
Vincenzo’s Pizza Thin Crust Shelbyville
  • 테이블의 키가 Restaurant, Pizza Variant, Delivery Area뿐이므로 BCNF까지의 모든 정규 형식을 충족한다.
  • 레스토랑이 제공하는 피자 품종이 배달 지역의 영향을 받지 않는다고 가정한다면 4NF를 충족하지 않는다.
Restaurant Pizza Variety
A1 Pizza Thick Crust
A1 Pizza Stuffed Crust
Elite Pizza Thin Crust
Elite Pizza Stuffed Crust
Vincenzo’s Pizza Thick Crust
Vincenzo’s Pizza Thin Crust
Restaurant Delivery Area
A1 Pizza Springfield
A1 Pizza Shelbyville
A1 Pizza Capital City
Elite Pizza Capital City
Vincenzo’s Pizza Springfield
Vincenzo’s Pizza Shelbyville
  • 한 음식점에서 제공하는 피자 품종이 배달 지역마다 완전히 다르다면(다치 종속 관계를 제거한다면), 4NF를 만족시킬 것이다.

5NF

Traveling Salesman Brand Product Type
Jack Schneider Acme Vacuum Cleaner
Jack Schneider Acme Breadbox
Mary Jones Robusto Pruning Shears
Mary Jones Robusto Vacuum Cleaner
Mary Jones Robusto Breadbox
Mary Jones Robusto Umbrella Stand
Louis Ferguson Robusto Vacuum Cleaner
Louis Ferguson Robusto Telescope
Louis Ferguson Acme Vacuum Cleaner
Louis Ferguson Acme Lava Lamp
Louis Ferguson Nimbus Tie Rack
  • 기본 키는 복합키인 (Traveling Salesman, Brand, Product Type)이며, 다치 종속성이 없기 때문에 4NF를 만족한다.
Traveling Salesman Product Type
Jack Schneider Vacuum Cleaner
Jack Schneider Breadbox
Mary Jones Pruning Shears
Mary Jones Vacuum Cleaner
Mary Jones Breadbox
Mary Jones Umbrella Stand
Louis Ferguson Telescope
Louis Ferguson Vacuum Cleaner
Louis Ferguson Lava Lamp
Louis Ferguson Tie Rack
Traveling Salesman Brand
Jack Schneider Acme
Mary Jones Robusto
Louis Ferguson Robusto
Louis Ferguson Acme
Louis Ferguson Nimbus
Brand Product Type
Acme Vacuum Cleaner
Acme Breadbox
Acme Lava Lamp
Robusto Pruning Shears
Robusto Vacuum Cleaner
Robusto Breadbox
Robusto Umbrella Stand
Robusto Telescope
Nimbus Tie Rack
  • 위 세 테이블 기반으로 보면 후보키를 통해서 조인 관계가 성립하므로, Louis Ferguson은 Acme가 만든 Vacuum Cleaner 뿐 아니라 Robusto가 만든 Vacuum Cleaner도 판매할 수 있다.

Reference

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참고