데이터베이스 디자인의 정규형 이해: 종합 가이드

데이터베이스 디자인의 다양한 정규형

데이터베이스 설계에서 정규화는 중복성과 종속성을 최소화하고 데이터 무결성을 향상시키기 위해 데이터를 구성하는 프로세스입니다. 이 프로세스에는 큰 테이블을 더 작고 관리 가능한 테이블로 나누고 테이블 간의 관계를 설정하는 작업이 포함됩니다. 이를 통해 데이터베이스에는 삽입, 업데이트, 삭제 등의 이상 현상이 발생하지 않습니다.

다양한 정규형은 특정 수준의 정규화를 나타냅니다. 각 일반 형식은 이전 형식을 기반으로 하며 고유한 규칙 집합을 갖습니다. 다음은 가장 일반적인 정규형에 대한 설명입니다.

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1. 첫 번째 정규형(1NF)

1NF는 가장 기본적인 정규화 수준으로, 중복 데이터를 제거하고 각 열에 원자 값(반복 그룹 없음)이 포함되도록 테이블의 데이터가 구성되도록 하는 데 중점을 둡니다.

• 1NF 규칙:
  1. 각 테이블 셀에는 단일 값(원자성)이 포함되어야 합니다.
  2. 각 레코드(행)는 고유해야 합니다.
  3. 각 열에는 단일 유형의 값(예: 모든 정수, 모든 문자열)이 포함되어야 합니다.
  4. 단일 열에 반복되는 열 그룹이나 여러 값이 없습니다.

1NF의 예:

1NF 이전:

OrderID	Products	Quantities
1	Apple, Banana	2, 3
2	Orange	5

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1NF로 변환한 후:

OrderID	Product	Quantity
1	Apple	2
1	Banana	3
2	Orange	5

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2. 제2정규형(2NF)

2NF는 부분 종속성을 제거하여 1NF를 기반으로 합니다. 부분 종속성은 비프라임 속성(기본 키의 일부가 아닌 열)이 기본 키의 일부(복합 기본 키의 경우)에만 종속될 때 발생합니다. 2NF를 달성하려면 테이블이 먼저 1NF의 요구 사항을 충족해야 합니다.

• 2NF의 규칙:
  1. 테이블은 1NF여야 합니다.
  2. 모든 비프라임 속성은 전체 기본 키에 기능적으로 완전히 종속되어야 합니다(부분 종속성 제거).

2NF의 예:

2NF 이전(부분 종속성):

OrderID	Product	CustomerName	Price
1	Apple	John	10
1	Banana	John	5
2	Orange	Jane	8

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여기서 CustomerName은 전체 기본 키(OrderID, Product)가 아닌 OrderID에만 의존합니다. 이를 제거하기 위해 테이블을 분할했습니다.

2NF 이후:
테이블:

• 주문(OrderID, CustomerName)
• 주문 세부정보(주문 ID, 제품, 가격)

주문 테이블:

OrderID	CustomerName
1	John
2	Jane

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주문 세부정보 테이블:

OrderID	Product	Price
1	Apple	10
1	Banana	5
2	Orange	8

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3. 제3정규형(3NF)

3NF는 2NF를 기반으로 하며 비프라임 속성이 다른 비프라임 속성에 종속될 때 발생하는 전이적 종속성을 해결합니다. 프라임이 아닌 속성은 기본 키에만 의존해야 합니다. 2NF에 있고 모든 전이적 종속성이 제거된 경우 테이블은 3NF에 있습니다.

• 3NF의 규칙:
  1. 테이블은 2NF여야 합니다.
  2. 프라임이 아닌 속성은 다른 비프라임 속성에 종속되어서는 안 됩니다(전이적 종속성 제거).

3NF의 예:

3NF 이전(전이적 종속성):

OrderID	Product	Category	Supplier
1	Apple	Fruit	XYZ
2	Carrot	Vegetable	ABC

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여기서 공급업체는 주문 ID가 아니라 카테고리에 따라 달라집니다. 이를 해결하기 위해 테이블을 분할했습니다.

3NF 이후:
테이블:

• 주문(주문ID, 제품, 카테고리)
• 카테고리(카테고리, 공급자)

주문 테이블:

OrderID	Product	Category
1	Apple	Fruit
2	Carrot	Vegetable

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카테고리 테이블:

Category	Supplier
Fruit	XYZ
Vegetable	ABC

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4. 보이스-코드 정규형(BCNF)

BCNF는 3NF의 더 엄격한 버전입니다. 다음과 같은 경우 테이블이 BCNF에 있습니다.

• 3NF에 있습니다.
• 모든 기능적 종속성에 대해 왼쪽은 후보 키(즉, 최소 슈퍼키)여야 합니다.

간단히 말하면 BCNF는 테이블이 3NF에 있지만 여전히 후보 키가 아닌 속성과 관련된 일부 종속성이 있는 상황을 해결합니다.

• BCNF 규칙:
  1. 테이블은 3NF여야 합니다.
  2. 모든 행렬식은 후보 키여야 합니다.

BCNF의 예:

BCNF 이전:

CourseID	Instructor	Room
101	Dr. Smith	A1
102	Dr. Smith	B1
101	Dr. Johnson	A2

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여기서 Instructor는 Room을 결정하지만, Instructor는 BCNF를 위반하는 후보키가 아닙니다. BCNF를 달성하기 위해 종속성을 여러 테이블로 분리합니다.

BCNF 이후:
테이블:

• 강좌(CourseID, 강사)
• 방(강사,방)

코스 테이블:

CourseID	Instructor
101	Dr. Smith
102	Dr. Smith
101	Dr. Johnson

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객실 테이블:

Instructor	Room
Dr. Smith	A1
Dr. Smith	B1
Dr. Johnson	A2

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5. 제4정규형(4NF)

4NF는 하나의 속성이 다른 속성의 여러 값을 결정하고 해당 값이 서로 독립적일 때 발생하는 다중 값 종속성을 해결합니다. 테이블이 4NF인 경우:

• BCNF에 있습니다.
• 다중 값 종속성이 없습니다.

4NF의 예:

4NF 이전(다중 값 종속성):

StudentID	Subject	Hobby
1	Math	Painting
1	Science	Cycling

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4NF 이후:
테이블:

• 학생(학생ID, 과목)
• 학생취미(학생ID, 취미)

학생 테이블:

StudentID	Subject
1	Math
1	Science

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StudentsHobbies 테이블:

StudentID	Hobby
1	Painting
1	Cycling

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결론

데이터베이스 설계에서 정규화는 데이터를 효율적으로 구성하기 위한 기본 프로세스입니다. 다양한 정규 형식(1NF, 2NF, 3NF, BCNF, 4NF)을 통해 데이터가 중복 없이 저장되고 무결성이 유지되며 관리가 용이합니다. 각 정규 형식은 특정 유형의 종속성 또는 이상 현상을 제거하여 이전 형식을 기반으로 구축됩니다. 정규화는 데이터 품질을 향상시키지만 성능 고려 사항과 균형을 맞추는 것이 중요하며 때로는 최적화가 필요한 경우 비정규화를 선택합니다.

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